葛载炳, 尹轶川, 马文, 等.面向高温极端服役环境的热障涂层研究进展：材料体系、制备工艺与失效调控[J]. 表面技术, 2026, 55(14): 1-16.

GE Zaibing, YIN Yichuan, MA Wen, et al. Research Progress on Thermal Barrier Coatings for Extreme High-Temperature Service Environments: Material Systems, Preparation Techniques, and Failure Control[J]. Surface Technology, 2026, 55(14): 1-16.

      热障涂层（TBCs）是航空发动机与燃气轮机高温部件突破金属服役温度极限的核心防护技术，其结构稳定性直接决定了装备的热效率、推重比与长期可靠性。随着高参数燃气轮机及氢燃料/掺氢燃机的发展，TBCs服役环境逐渐由传统高温氧化扩展至超高温、高水蒸气分压、强热循环及钙镁铝硅酸盐（CMAS）沉积腐蚀等多因素耦合场景。传统8YSZ陶瓷层与MCrAlY黏结层的相稳定性、抗烧结能力和界面抗剥落能力正接近应用极限。本文围绕TBCs的典型结构单元（基体-黏结层-陶瓷隔热层），系统综述了近年来陶瓷层材料由YSZ向稀土锆、钽、铌酸盐及多层复合结构的发展趋势，以及高熵合金和贵金属改性铝化物黏结层在抗氧化与TGO调控方面的研究进展。重点比较了APS、EB-PVD、PS-PVD及SPPS等工艺在微观结构构筑、界面稳定性和工程适配性方面的差异，并从热应力失配、热循环疲劳、高温氧化、水氧腐蚀和CMAS腐蚀等方面分析了涂层主要失效机制。最后，针对氢燃料燃机高湿氧服役环境，提出热障涂层应向超高温耐受、长寿命、多功能集成和智能化设计方向发展，以期为极端环境下高温防护涂层的材料设计、工艺优化与寿命调控提供参考。

关键词：

热障涂层（TBCs）；陶瓷隔热层；黏结层；制备工艺；失效机制；高温腐蚀

热障涂层失效机制：a）热障涂层的主要失效模式及其影响因素；b）循环热疲劳试验装置的示意图；c）在1 050 ℃条件下分别于1）空气；2）氩气+水蒸气；3）空气+水蒸气气氛中氧化150 h 后；7YSZ 热障涂层表面生成的热生长氧化物的横截面背散射电子图像；d）CMAS 侵蚀1 180 ℃热循环前后的宏观形貌；e）1）高温下TGO 层形成的示意图；2）TGO 生长模型的示意图