科创中国

航空发动机及大型地面燃机作为舰船、航空、航天、能源等领域先进装备的关键动力系统已得到广泛应用，随着“两机”服役温度不断提升的需求，对其热端部件进行高性能的热障涂层防护已经成为了重要的技术手段。

为了解决两机专项高温合金隔热涂层应用过程中存在的问题，本项目对多元稀土掺杂氧化锆隔热防护涂层材料及涂层技术进行了深入研究，重点突破了多元稀土掺杂纳米氧化锆球形粉末成分设计与制备、新型热障涂层结构设计及热喷涂工艺制备等关键技术，成功研制了具有致密结构NiCoCrAlYHf底层及微、纳米结构共存的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-ZrO2面层，热障涂层的热导率显著低于常规YSZ热障涂层，可达*** Wm-1K-1，涂层在1100℃抗热震（水冷）次数达到400次以上，涂层1100℃抗热冲击次数＞1150次，涂层性能达到国际先进水平。已申请相关国家发明专利4项，实用新型专利4项。主要技术指标为：1、粉末相结构均一，一次颗粒度：≤ 100 nm；2、涂层热导率：≤***；3、隔热温度：≥100℃；4、服役寿命：1100℃高温燃气热冲击≥1000次。

目前，本项目开发的隔热涂层粉末及涂层产品已在西安航空动力股份有限公司（430厂）实现应用。西安航空动力股份有限公司采用我院研制的稀土掺杂纳米氧化锆粉末及配套开发的热障涂层喷涂工艺，应用于新型航空发动机及地面燃机高温合金部件进行隔热防护。经验证，我院研制的稀土掺杂纳米氧化锆产品及配套的热障涂层制备技术，完全满足新型航空发动机对热障涂层的性能要求。同时该产品还将用于多种型号的航空发动机及地面燃气轮机的研制与批生产，有效的解决了两机专项高温合金隔热涂层在应用过程中面临的技术难题。该产品已累计实现产值1250万，利润500万元，获得了可观的经济效益，并且该产还应用在燃气轮机部件，该产品作为重要的功能陶瓷涂层材料，还可应用在钢铁冶炼、汽车排气系统、固体燃料电池等重大民用领域，后续具有广阔的应用前景和经济效益。