航空发动机作为工业桂冠上的明珠，其服役寿命一直困扰着我国航空工业的发展。航空发动机服役环境苛刻，随涡轮进口温度增加，CMAS（外界灰尘等物质）腐蚀越来越成为发动机失效的重要诱因。近年来，广东省科学院新材料研究所（以下简称省科学院新材料所）的高温防护涂层研究团队，围绕着国家重大战略需求，先后承担了国家重点研发、创新团队以及省重点研发等十余项高温防护涂层项目，聚焦于解决航空发动机涡轮叶片热障涂层所存在的CMAS腐蚀等行业瓶颈。
航空发动机热障涂层面临的CMAS腐蚀示意图
针对热障涂层CMAS腐蚀等问题，省科学院新材料所张小锋博士等提出了7YSZ热障涂层镀铝表面改性设计，通过物理气相沉积镀铝及真空热处理在涂层表面原位形成仿荷叶结构氧化铝表面，降低涂层对腐蚀物质的黏附性能及扩散速率；首次采用原位SEM观察了铝膜高温低压下结构演变过程，探讨了涂层表面仿荷叶乳突微纳双重结构形成原理；率先使用高温摄像仪，原位观察了CMAS熔盐在APS/EB-PVD/PS-PVD涂层表面润湿铺装过程，系统对比了涂层及对应镀铝改性涂层的耐CMAS腐蚀性能。镀铝表面改性热障涂层先后实现了我国航空发动机及燃气轮机地面试车考核，该技术被相关行业采纳。与此同时，镀铝表面改性已拓展到航空发动机环境障涂层、高温隐身涂层等领域，其中2022年镀铝改性环境障涂层通过了航空发动机满状态长时间地面试车考核。
该工作得到了国家自然科学基金、广东省特支创新团队、省科学院百名青年等项目资助，相关成果近期发表于材料腐蚀顶级期刊、Nature合作期刊《npj Materials Degradation》。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41529-022-00308-3
（省科学院新材料所/供稿）
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