突破2000℃极限！新型热障涂层为高超音速飞行器披上“高温铠甲”

2026-02-05 科技资讯

最新发表于《Defence Science Journal》的研究成果揭示了用于航空发动机和高超音速飞行器的高温防护涂层技术。这些涂层能让金属部件在2000℃高温和超过2马赫的极端环境下依然保持稳定，为新一代航空航天技术奠定材料基础。

航空发动机的“金钟罩”

现代航空发动机涡轮叶片工作时面临超过1100℃的高温考验，相当于将金属部件置于熔岩中长时间炙烤。没有保护涂层的超级合金叶片会迅速氧化、腐蚀，最终导致结构失效。

研究人员开发的热障涂层系统采用独特双层设计：

内层结合涂层：采用铂改性铝化物，形成致密氧化铝保护层

外层陶瓷层：使用氧化钇稳定氧化锆，提供绝热保护

技术突破：通过电镀铂、扩散热处理和气相渗铝工艺，研究团队成功在低压涡轮叶片、高压涡轮导向器等关键部件上制备了75-100微米厚的铂铝涂层。测试显示，该涂层在1100℃高温下经过700小时循环测试仍保持稳定。

对于飞行速度超过6马赫的高超音速飞行器，其燃烧室壁面临更为严酷的考验：温度超过1400℃，同时承受极高气动应力。

研发的硅化物涂层系统厚度达250-300微米，外层陶瓷涂层更达到1毫米，创造了真正的“热屏障”。

实战检验：在模拟高超音速环境的动态测试中（热通量200W/cm²，流速3马赫，温度1450℃）：

未涂层合金30-100秒内侵蚀深度达5毫米

涂层样品10分钟测试后仅侵蚀200微米，且无脱落

随着航空发动机对更高涡轮前温度的追求，下一代热障涂层需要：

更强结合涂层：添加钯、铑等铂族元素提升强度

更低导热率：掺杂镧、钆等稀土元素优化陶瓷层性能

更优工艺：开发悬浮等离子喷涂等经济型柱状结构涂层技术

这项研究已在实验室规模证明其价值，不仅能够显著延长航空航天关键部件的使用寿命，更为未来高超音速飞行器的实现提供了材料基础。在航空航天技术激烈竞争的今天，这类基础材料研究的突破，将直接影响飞行器性能的极限突破。