航空發動機作為工業桂冠上的明珠，其服役壽命一直困擾著我國航空工業的發展。航空發動機服役環境苛刻，隨渦輪進口溫度增加，CMAS(外界灰塵等物質)腐蝕越來越成為發動機失效的重要誘因。近年來，周克崧院士、劉敏教授帶領的高溫防護涂層研究團隊，圍繞著國家重大戰略需求，先后承擔了國家重點研發、特支本土創新團隊以及省重點研發等十余項高溫防護涂層項目，聚焦于解決航空發動機渦輪葉片熱障涂層所存在的CMAS腐蝕等行業瓶頸。

針對熱障涂層CMAS腐蝕等問題，張小鋒博士等人提出了7YSZ熱障涂層鍍鋁表面改性設計，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構氧化鋁表面，降低涂層對腐蝕物質的黏附性能及擴散速率，研究中闡明了鋁膜在低壓高溫條件下結構演變規律，研究了鋁膜熔滲原位反應機制，采用原位SEM觀察了涂層表面仿荷葉乳突微納雙重結構的形成過程，系統對比了APS/EB-PVD/PS-PVD涂層及對應鍍鋁改性涂層的耐CMAS腐蝕性能。鍍鋁表面改性熱障涂層先后實現了我國航空發動機及燃氣輪機地面試車考核，該技術被相關行業采納。與此同時，鍍鋁表面改性已拓展到航空發動機環境障涂層、高溫隱身涂層等領域，其中 2022年鍍鋁改性環境障涂層通過了航空發動機滿狀態長時間地面試車考核。

航空發動機熱障涂層面臨的CMAS腐蝕示意圖

上述研究成果于近期發表在材料腐蝕頂級期刊Nature合作期刊npj Materials Degradation (https://www.nature.com/articles/s41529-022-00308-3)，上述工作是張小鋒博士以第一/通訊作者發表的第三篇Nature旗下期刊論文(npj Mater. Degrad. 4, 31 (2020)、Nat. Commun. 13, 1332 (2022))。相關工作得到了國家自然科學基金、廣東省特支創新團隊、省科學院百名青年等項目資助。

供稿：熱噴涂研究中心     

供圖：熱噴涂研究中心