获奖项目名称：

航空发动机热障涂层环境沉积物腐蚀机理与防护方法

第一完成单位：

天津大学

项目联系人：

郭磊

联系人电话：

18322186422

联系人邮箱：

glei028@tju.edu.cn

项目简介：

  本成果属于高温防护涂层技术领域，主要涉及环境沉积物（主要成分CaO、MgO、Al2O3、SiO2，简称CMAS）腐蚀导致的航空发动机热障涂层失效机理和防护方法。
  热障涂层是航空发动机涡轮叶片关键技术之一。发动机运行时摄入的灰尘、沙砾、火山灰等经高温熔融，附着到叶片热障涂层表面形成CMAS，腐蚀热障涂层致其损伤剥落，使得叶片金属失去防护而暴露于恶劣高温，给发动机安全造成严重隐患。随着发动机工作温度进一步提升，CMAS熔融愈充分、粘度愈低，对热障涂层的腐蚀性愈强。CMAS问题已成为限制热障涂层寿命和发动机推重比提升的瓶颈，腐蚀防护是亟待解决的难题。本项目立足我国航空发动机及其服役地域特点，阐明了CMAS对热障涂层的腐蚀机理主要在于熔融CMAS极易渗入涂层并与之反应，揭示了稀土、P等元素以及激光表面重构对抑制熔融CMAS渗入、提高热障涂层抗CMAS腐蚀的作用机制和规律，研制了抗腐蚀长寿命热障涂层新材料和新结构，主要科学发现及其科学价值如下：
  1）基于我国航空发动机实际服役叶片表面CMAS特征和热障涂层失效分析，揭示了CMAS导致的热障涂层腐蚀失效机理与规律，为发展CMAS防护方法奠定了科学基础。
  2）从加速熔融CMAS结晶、增大熔体粘度、抑制熔体渗入涂层角度，建立了抗CMAS腐蚀热障涂层材料中稀土的选择标准，发现了稀土、P在促使熔融CMAS结晶、抑制熔体渗入方面具有协同效应；发明了激光表面重构提高热障涂层抗CMAS腐蚀的方法，揭示了激光重构热障涂层抗CMAS腐蚀机理。
  3）研制了超高温抗腐蚀热障涂层材料(Gd0.9Yb0.1)2Zr2O7、抗CMAS腐蚀的防护层材料稀土磷酸盐以及双层激光重构层结构热障涂层，为发展我国航空发动机抗腐蚀长寿命热障涂层提供了重要技术支撑。
  成果发表SCI论文47篇，包括Corrosion Science（10 篇）、Journal of Advanced Ceramics（6 篇）等，影响因子＞10 论文10篇，授权国家发明专利4件。提出的利用稀土、P等元素促使熔融CMAS结晶、增大熔体粘度、抑制熔体渗入涂层的腐蚀防护方法，为解决航空发动机热障涂层CMAS问题提供了指导，研制的抗CMAS腐蚀热障涂层新材料和新结构为发展我国先进航空发动机抗腐蚀长寿命热障涂层提供了重要技术支撑。