热障涂层在CMAS环境下的失效与防护

杨姗洁¹，彭徽^1,2，郭洪波^1,2

1. 北京航空航天大学材料科学与工程学院2. 高温结构材料与涂层技术工业和信息化部重点实验室

摘 要：随着航空发动机工作温度的提升,一种主要化学成分为CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂（简称CMAS）的环境沉积物对发动机叶片热障涂层（thermal barrier coatings,TBCs）的危害越来越严重,一方面导致叶片表面气膜冷却孔堵塞,降低冷效,改变叶片温度场和应力场;另一方面,引起叶片TBCs服役寿命大幅度下降。如何解决叶片TBCs表面CMAS吸附和渗透的问题对于高性能航空发动机的研制非常关键,也是目前TBCs研究领域的难点。本文重点阐述了TBCs在CMAS环境下的热化学、密实、相变等失效机理,并简述了国际上目前一些如涂层组织结构优化、添加阻渗层和牺牲层等解决CMAS问题的方法。

关键词：热障涂层(TBCs);CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）;失效机理;防护;