2025年5月，中國機械工程學會表面工程分會發(fā)布“2025中國表面科技十大進展”，廣東省科學院新材料研究所劉敏教授團隊主導的“先進燃氣渦輪發(fā)動機等離子噴涂-物理氣相沉積（PS-PVD）高溫防護涂層創(chuàng)新研究和突破應用”項目成功入選。

航空發(fā)動機和燃氣輪機（統(tǒng)稱燃氣渦輪發(fā)動機）是涉及國民經(jīng)濟和國防安全的戰(zhàn)略性高端裝備，被譽為制造工業(yè)“皇冠上的明珠”。航空發(fā)動機和燃氣輪機的關重熱端部件服役面臨高溫、沖刷、熱沖擊、氧化和腐蝕等惡劣工況，需要高溫防護涂層提升其服役溫度、延長其服役壽命。隨著航空發(fā)動機和燃氣輪機性能提升，傳統(tǒng)工藝制備的熱障涂層已逐漸無法滿足要求，需要發(fā)展新一代高溫防護涂層制備技術。等離子噴涂-物理氣相沉積（PS-PVD）技術突破傳統(tǒng)工藝局限，創(chuàng)新融合熱噴涂的高效沉積與物理氣相沉積的精細調控能力，滿足新一代燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件高溫防護涂層制備要求。

廣東省科學院新材料研究所熱噴涂團隊2005年率先在國內倡導PS-PVD技術，此后歷經(jīng)近20年，先后承擔國家973、重點研發(fā)計劃、省重點領域研發(fā)計劃等國家級和省部級項目超15項，建成了目前世界上體積最大、功能最齊全的PS-PVD氣液固多相沉積平臺；發(fā)展了PS-PVD氣液固多相沉積理論，填補了國內PS-PVD基礎理論的空白；建立了較為成熟的PS-PVD技術體系，涂層性能達到國際領先；打破國外壟斷，推動國產裝備從技術驗證邁入批產應用；國際上率先實現(xiàn)PS-PVD熱障涂層商業(yè)化應用，引領國內PS-PVD高溫防護涂層技術發(fā)展，推動了國際PS-PVD技術進步。突破了三大核心技術，具體如下。

一、理論創(chuàng)新與技能突破

團隊創(chuàng)新提出PS-PVD均勻與非均勻形核理論，率先建立“基元+序構”PS-PVD氣液固生長模型，攻克高應變容限羽-柱狀熱障涂層制備技術，實現(xiàn)高性能涂層結構精準調控；首創(chuàng)鍍鋁表面改性技術，所研發(fā)熱障涂層抗熱沖擊、結合強度及抗CMAS腐蝕等性能達國際領先水平。

二、裝備與材料自主化

團隊與Metco公司聯(lián)合設計了國際上首臺大型臥式工程型PS-PVD裝備。通過創(chuàng)新結構設計大幅提升了技術實用性與涂層生產效率，該裝備結構現(xiàn)已成為全球主流設計范式。團隊承擔了國內首個PS-PVD裝備自主可控的工信部重大專項，完成了新一代工程型設備設計與制造。開發(fā)了具有自主知識產權的PS-PVD高溫防護涂層粉末體系，涉及3大類超過10余種粉末。

三、工程化應用與標準引領

本團隊發(fā)展了PS-PVD復雜型面非視線均勻沉積技術，突破燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件高均勻涂層制備瓶頸，相關熱障涂層已應用于多型航空發(fā)動機及地面燃機，累計交付15大類、超千件涂層部件；獲授權發(fā)明專利35項，牽頭制定行業(yè)標準9項，為國家核心裝備自主化提供技術保障。

二十年的發(fā)展，廣東省科學院新材料研究所熱噴涂團隊在不斷發(fā)展壯大，同時推動PS-PVD技術應用領域向航天、航空、新能源等高端裝備領域擴展，為國家經(jīng)濟和國家安全提供更強支撐

供稿：熱噴涂研究中心