导读

航空发动机在服役过程中会大量吸入火山灰、灰尘、沙石等硅酸盐微粒，它们熔化后形成CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂（CMAS），极易附着于热障涂层表面并腐蚀涂层。YSZ是目前最广泛使用的热障涂层材料，但对CMAS腐蚀几乎无抵抗，难以满足下一代高效燃机对于长期热稳定性的要求。高温下，CMAS可快速渗入涂层孔隙并与其发生反应，诱发涂层开裂甚至剥落。

为打破这一瓶颈，本研究提出了一种通过界面反应构筑双层结构磷灰石防护层的新策略。该方法利用GdPO₄与CMAS粉末的预反应，通过精准调控反应温度、时间和CMAS浓度，实现防护层的原位构筑。该磷灰石层具有独特的双层结构，它是由针状顶层和致密底层组成，不仅显著降低熔融CMAS在表面的润湿性，实现疏CMAS效果，还能有效阻止CMAS渗透。

在未来，若将该双层结构磷灰石层施加于热障涂层表面，由于CMAS在其表面很难润湿与渗入，再加上发动机叶片高速旋转及高压气流作用，叶片热障涂层上的CMAS粘附量将大幅减少，有望从根源上解决困扰航空发动机行业、限制热障涂层应用的CMAS问题。