航空發(fā)動機作為工業(yè)桂冠上的明珠，其服役壽命一直困擾著我國航空工業(yè)的發(fā)展。航空發(fā)動機服役環(huán)境苛刻，隨渦輪進口溫度增加，CMAS（外界灰塵等物質(zhì)）腐蝕越來越成為發(fā)動機失效的重要誘因。近年來，廣東省科學院新材料研究所（以下簡稱省科學院新材料所）的高溫防護涂層研究團隊，圍繞著國家重大戰(zhàn)略需求，先后承擔了國家重點研發(fā)、創(chuàng)新團隊以及省重點研發(fā)等十余項高溫防護涂層項目，聚焦于解決航空發(fā)動機渦輪葉片熱障涂層所存在的CMAS腐蝕等行業(yè)瓶頸。

　　航空發(fā)動機熱障涂層面臨的CMAS腐蝕示意圖

　　針對熱障涂層CMAS腐蝕等問題，省科學院新材料所張小鋒博士等提出了7YSZ熱障涂層鍍鋁表面改性設(shè)計，通過物理氣相沉積鍍鋁及真空熱處理在涂層表面原位形成仿荷葉結(jié)構(gòu)氧化鋁表面，降低涂層對腐蝕物質(zhì)的黏附性能及擴散速率；首次采用原位SEM觀察了鋁膜高溫低壓下結(jié)構(gòu)演變過程，探討了涂層表面仿荷葉乳突微納雙重結(jié)構(gòu)形成原理；率先使用高溫攝像儀，原位觀察了CMAS熔鹽在APS/EB-PVD/PS-PVD涂層表面潤濕鋪裝過程，系統(tǒng)對比了涂層及對應(yīng)鍍鋁改性涂層的耐CMAS腐蝕性能。鍍鋁表面改性熱障涂層先后實現(xiàn)了我國航空發(fā)動機及燃氣輪機地面試車考核，該技術(shù)被相關(guān)行業(yè)采納。與此同時，鍍鋁表面改性已拓展到航空發(fā)動機環(huán)境障涂層、高溫隱身涂層等領(lǐng)域，其中2022年鍍鋁改性環(huán)境障涂層通過了航空發(fā)動機滿狀態(tài)長時間地面試車考核。

　　該工作得到了國家自然科學基金、廣東省特支創(chuàng)新團隊、省科學院百名青年等項目資助，相關(guān)成果近期發(fā)表于材料腐蝕頂級期刊、Nature合作期刊《npj Materials Degradation》。

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41529-022-00308-3

（省科學院新材料所/供稿）