环境障涂层材料的稀土元素优选与高熵化设计

王京阳*

陶瓷及复合材料研究部，沈阳材料科学国家研究中心，中国科学院金属研究所，沈阳，110016，中国

摘要：高推重比航空发动机中陶瓷基复合材料热结构部件在高温燃气环境中承受高热流、燃气冲刷、高温水氧及低熔点氧化物（CMAS）腐蚀等多因素的耦合作用，必须在其表面涂覆环境障涂层，阻止或减缓服役环境对部件的侵伤。发展高稳定性环境障涂层是SiCf/SiC复合材料应用于高推重比航空发动机热结构部件的核心关键技术，有迫切的实用化需求。材料筛选及涂层评价结果表明，稀土硅酸盐是目前已知耐极端燃气环境热、力、化耦合侵伤最优的环境障涂层材料之一。经过稀土元素优选，含单一稀土元素的硅酸盐涂层材料可基本满足耐温1300 oC的需求，但探索更高服役温度的环境障涂层材料仍是世界前沿与瓶颈难题。基于多稀土组分的合理调配，探索高熵稀土硅酸盐环境障涂层的材料设计新思路，可在提升涂层材料相稳定性、热膨胀系数匹配性和耐高温腐蚀性能上获得新进展，支撑下一代环境障涂层的精准选材及关键技术发展。

关键词：环境障涂层；材料设计；稀土元素；高熵工程。