近日，先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室张世宏教授团队在国际权威期刊《Corrosion Science》《Journal of the EuropeanCeramic Society》等国际权威期刊上发表多篇陶瓷基热端部件高温防护涂层最新研究成果。团队青年教师薛召露博士为第一作者，薛召露博士与张世宏教授为论文通讯作者，研究工作获得了国家重点研发计划等项目的支持。

先进环境障涂层（EBC）技术已成为航空发动机SiC陶瓷基复合材料热端部件制造的关键核心技术之一。为了减少EBC体系各层之间的热膨胀失配，提高EBC体系的使用寿命，研究团队在SiC衬底上设计并制备了Si/Yb2Si2O7/Yb2Si2O7-Yb2SiO5梯度结构EBC，研制的接近化学计量比的Yb2Si2O7取代莫来石作为中间过渡涂层，对比研究了该体系与传统的Yb2SiO5/Mullite/Si EBC体系在1350℃下的热循环行为和水氧腐蚀行为，详细讨论了热循环失效机理和水-氧腐蚀动力学。结果表明，Si/Yb2Si2O7/Yb2Si2O7-Yb2SiO5梯度结构EBC在1350℃的热循环寿命比传统的Yb2SiO5/Mullite/Si EBC提高1.6倍，并且具有优异的抗水氧腐蚀性能。

（YbDS-YbMS EBC在热循环500次后Si/Yb2Si2O7界面的TEM及其SAED图）

（YbMS (a)和 YbDS-YbMS (b) EBC在1350℃水氧腐蚀机理示意图）

该研究深入揭示了Si/Yb2Si2O7/Yb2Si2O7-Yb2SiO5梯度结构EBC和传统Si/Mullite/Yb2SiO5在热循环下的失效机理和水氧腐蚀动力学，为设计长寿命、抗水氧腐蚀的新型环境障涂层体系提供了新思路，也为推动陶瓷基热端部件的应用提供了重要理论依据。

硅（Si）是EBC体系中最常用的粘结层材料。然而，硅的熔点相对较低（1410℃），且在存在杂质的情况下会进一步降低。随着先进航空发动机对更高的推重比和热效率的需求持续增长，亟须开发超高温粘结涂层材料以取代硅，也是先进EBC系统中的关键挑战之一。HfSiO4具有熔点高（约 1750℃），在熔点温度范围内具有出色的高温相稳定性，并且极低的氧渗透性、其热膨胀系数与SiC相似，被认为是替代Si 的理想超高温粘结涂层材料之一。

（不同摩尔比热处理HfO2-SiO2涂层的XRD图谱）

（热处理HfO2-SiO2（1:1.8）涂层的TEM图及其相关区域的SAED图）

研究团队设计并制备了新型HfSiO4超高温粘结层，研究了喷涂粉末成分对大气等离子喷涂HfSiO4涂层热处理前后显微组织和相结构的影响，制备了接近化学计量比的HfSiO4涂层，并且掌握了HfSiO4涂层的相结构精确控制制备技术，为先进超高温环境障涂层的研制和应用提供了理论基础。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.113304

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.117102

（撰稿：薛召露 审核：李永涛 张苒 黄敏）