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热障涂层（ThermalBarrierCoatings，TBC）是一种低热导率涂层材料，最早由美国NASA于上世纪40年代提出并在航空发动机上进行了测试，一般喷涂于发动机热端合金部件表面起高温防护作用，现已广泛应用于燃气轮机涡轮部件。

由于TBC的隔热作用，可提高涡轮前入口许用温度，增加发动机效率；或在保持涡轮入口温度不变的条件下，降低合金部件热负荷，延长合金部件寿命。此外，TBC隔热作用带来的热端部件冷却空气量减少，可使燃气轮机效率进一步提高。

鉴于TBC带来的巨大效益，美国高性能燃气轮机计划“IHPTET”以及我国航空发动机推进计划中均把TBC、高温结构材料、高效叶片冷却技术列为高压涡轮叶片三大关键技术。

因此探索TBC服役条件下腐蚀机理，研究提高TBC抗腐蚀性能的方法和途径，对提高涡轮部件使用寿命及更好发挥热障涂层效用意义重大。海军工程大学刘永葆教授团队对燃气轮机的热障涂层高温腐蚀进行了研究，让我们一起来看看吧！

燃气轮机热障涂层高温腐蚀研究综述

刘永葆,刘建华,余又红,贺星,刘莉

中国舰船研究,,1():-.

论文主要内容

1TBCs的腐蚀类型

TBC虽然在常温下性能稳定，但在燃气轮机服役过程中仍存在多种高温腐蚀问题，严重影响涂层的寿命。根据外界诱因不同，导致热障涂层腐蚀的主要因素有：陶瓷层高温相变作用、粘结层氧化腐蚀、盐雾腐蚀、钙镁铝硅氧化物腐蚀以及燃料杂质腐蚀。

包括陶瓷层高温相变、粘结层氧化腐蚀、盐雾腐蚀、CMAS腐蚀、燃料杂质腐蚀等方面。

改进TBC抗高温腐蚀性能的方法

提高TBC材料抗高温腐蚀性能，主要从4个方面入手：发展新的抗高温腐蚀涂层材料、进行涂层表面防腐处理、改进涂层系统结构及增强燃气轮机辅助清洁功能。

包括新TBC材料、TBC表面处理、改变TBC涂层结构、增强燃气轮机辅助清洁功能、从TBC发展到EBC等方法。

论文结论陶瓷层高温相变作用、粘结层氧化腐蚀、盐雾腐蚀、CMAS腐蚀，以及燃料杂质腐蚀等是TBC系统主要的腐蚀方式。

为提高TBC的抗腐蚀性能，主要从发展新的抗高温腐蚀涂层材料、涂层表面处理、改进涂层结构设计及改善燃气轮机辅助清洁功能四方面开展研究工作。

其中开发性能更好的涂层材料依然是主流发展方向，改进涂层结构设计，纳米化颗粒涂层在未来充满潜力。随着CMC材料的逐步应用，对燃气轮机热端部件的涂层防护研究将逐步从TBC转向EBC。

另外，改进燃气轮机进气过滤系统和提高清洗剂清洁效果可有效控制腐蚀物来源，从另一侧面提高TBC的抗腐蚀能力。

作者简介

刘永葆，男，年生，博士，海军工程大学教授，博士生导师，主要从事舰船燃气轮机性能分析、控制及故障诊断等方面研究。获国家级教学成果二等奖一项，军队科技进步二等奖一项，三等奖三项。享受国务院特殊津贴。

刘建华，男，年生，海军工程大学博士研究生，主要从事燃气轮机涡轮叶片的涂层隔热及应力失效方面研究，发表论文多篇。

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[1]刘永葆,刘建华,余又红,等.燃气轮机热障涂层高温腐蚀研究综述[J].中国舰船研究,,1():-.

[]龚佑宁,于连江,潘春旭.石墨烯及其在金属防腐中应用的研究进展[J].中国舰船研究,,11(1):80-88.

[3]张米斯,高新华,宁晖,王奎升.热喷涂金属涂层与舰船应用前景[J].中国舰船研究,,10(6):10-15.

[4]刘永葆，房友龙.燃气轮机高压涡轮叶顶间隙变化规律的有限元分析[J].中国舰船研究,,6(6):78-8.

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