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省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室熱障涂層研究進(jìn)展在TOP期刊發(fā)表
來(lái)源：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
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2025-09-26

近日，省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬表面防護(hù)與延壽研究團(tuán)隊(duì)成波副研究員在熱障涂層（TBCs）陶瓷層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及抗CMAS（CaO-MgO-Al?O?-SiO?）熔鹽腐蝕方向取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Formation mechanisms of columnar/dense structure for Gd2Zr2O7ceramics coatings with superior CMAS corrosion resistance”為題發(fā)表于腐蝕領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Corrosion Science》（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)，IF=8.5）。蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為論文第一完成單位，碩士研究生鄭光彬?yàn)橹饕瓿扇?，李文生教授為通訊作者?/p>

熱障涂層技術(shù)是“兩機(jī)”（航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)）領(lǐng)域的三大核心技術(shù)之一。在熱端合金部件表面涂敷高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率、耐腐蝕的熱障涂層，可有效降低合金表面溫度80℃～150℃。傳統(tǒng)大氣等離子噴涂制備的TBCs陶瓷層為層狀多孔結(jié)構(gòu)，具備優(yōu)異的隔熱性能。然而，隨著新一代發(fā)動(dòng)機(jī)服役環(huán)境的擴(kuò)展，火山灰、沙塵等環(huán)境雜質(zhì)在高溫部件表面沉積，并在高溫下熔融形成CMAS熔鹽，沿陶瓷層孔隙滲透，導(dǎo)致涂層結(jié)構(gòu)損傷和性能退化，難以滿(mǎn)足更廣泛的服役需求。

針對(duì)這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地采用納秒脈沖激光對(duì)等離子噴涂制備的Gd?Zr?O?（GZO）陶瓷涂層進(jìn)行表面重構(gòu)，在涂層表面成功構(gòu)建出“微柱狀+致密層”雙重防護(hù)結(jié)構(gòu)，并揭示了激光誘導(dǎo)等離子體作用下陶瓷氣-固相不同取向轉(zhuǎn)變的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)使CMAS滲透深度較傳統(tǒng)等離子噴涂涂層降低了約三分之二，顯著提升了涂層的抗腐蝕性能。該研究為非真空條件下低成本制備微觀(guān)柱狀陶瓷結(jié)構(gòu)提供了新思路。（圖/文：成波；審核：張飛龍）