第十五届全国表面工程大会

长寿命是热障涂层隔热性能的基础支撑。然而，传统的层状或柱状热障涂层很难同时获得这两种性能，由于单一特征结构的限制，往往不得不牺牲一种性能。研究设计了一种具有柱状/层状跨尺度特征的双模结构涂层，以满足多种要求。沉积了有效阻止热流的微观层状结构，并对宏观柱状结构进行了调整以承受应变。首先，提出了一种制备双模结构涂层的方法。从隔热性能来看，双模结构涂层的热导率与典型的层状结构相当，仅为典型柱状结构的60%。从耐久性角度看，双模结构涂层的热循环寿命比典型的层状结构涂层延长了4～8倍。其次，研究了层状结构失效的基体约束相关机理。由于高温热暴露，观察到应变容限（ST）降低40%-80%。此外，发现烧结诱导的二维（2D）孔隙愈合与涂层力学性能的变化相关，这是导致ST降低的主要原因。最后，通过调整相邻垂直裂纹之间的距离L和涂层厚度h，优化了宏观柱状结构，并建立了有限元模型来研究此类涂层几何结构的优化。L/h的临界值约为10，低于该值时，开裂驱动力明显减小。总体而言，双模结构涂层有望共同提高隔热性能和热循环性能，这是朝着开发用于未来应用的先进热障涂层迈出的基本一步。

热障涂层,双模结构,高隔热,长寿命,共增强性能