中国航发四川燃气涡轮研究院田伟研究员团队在《航空材料学报》发表最新研究成果，系统剖析了先进航空发动机对新型热障涂层的应用需求，深入阐述了大气等离子喷涂稀土掺杂ZrO₂、电子束物理气相沉积稀土锆酸盐、等离子物理气相沉积高熵陶瓷三类新型热障涂层的应用研究进展（图1）。相关成果解决了传统热障涂层耐温能力不足、抗腐蚀性能差等行业痛点，为下一代航空发动机突破温度极限、实现更高效率与可靠性提供了关键材料与技术支撑。

图 1 先进航空发动机中的新型热障涂层技术

为满足先进航空发动机热端部件对耐温性能与服役可靠性的极致追求，新型热障涂层的应用已成为必然趋势。本文系统分析了先进航空发动机对新型热障涂层材料成分、制备工艺和组织结构方面的应用需求，阐述了等离子喷涂稀土掺杂ZrO₂、电子束物理气相沉积稀土锆酸盐和等离子物理气相沉积高熵陶瓷三种新型热障涂层的应用研究进展。相比于双层结构的传统YSZ热障涂层，基于稀土掺杂ZrO₂、稀土锆酸盐或高熵陶瓷等材料体系的新型热障涂层，具有更低的热导率、更强的抗热冲击能力和更优异的耐CMAS腐蚀性能，通过与大气等离子喷涂（APS）、电子束物理气相沉积（EB-PVD）及等离子物理气相沉积（PS-PVD）等工艺深度结合，使其使用性能大幅提升，可应用于浮动瓦片和涡轮叶片等热端部件。

随着自适应变循环发动机、混合动力推进系统、超燃冲压发动机等新型动力的发展，对热障涂层提出了更高的要求，应用部位由涡轮叶片、燃烧室，扩展到密封片、调节环等零件，在功能上由传统的隔热、抗氧化扩展到自愈合、智能传感等，同时涂层成分与结构设计一体化，在设计初期就考虑热-力-化耦合行为，利用机器学习和大数据，实现对喷涂过程的精确控制和检测。随着新材料、新结构（如梯度、仿生）和新工艺（如PS-PVD）的不断突破，新型热障涂层必将为未来航空发动机突破温度壁垒、实现更高效率与可靠性，提供坚实而强大的技术保障。

田伟：博士、研究员，中国航发四川燃气涡轮研究院资深科研人员，研究方向为航空发动机材料工艺，长期从事热障涂层材料体系研发、制备工艺优化及工程化应用研究。在稀土掺杂 ZrO₂、稀土锆酸盐、高熵陶瓷等新型热障涂层的材料设计、工艺开发与部件适配验证方面具有深厚造诣，参与研发的新型热障涂层技术已成功适配航空发动机浮动瓦片、涡轮叶片等核心热端部件。