金属基热障涂层基础理论与应用设计

发布时间: 2024-11-09

基本信息

合作方式：技术服务

成果类型：发明专利

行业领域：

新材料技术,金属材料

成果介绍

金属基热障涂层基础理论与应用设计是一项重要的科研成果，它突破了传统陶瓷材料作为热障涂层单一来源的思维，提出了金属基热障涂层的应用设计理论。该成果研发出了以铁基非晶合金、高熵合金为代表的系列候选涂层材料，从电子和声子微观本质上揭示了涂层隔热机制，获得了低热导率、高耐蚀抗磨和力学可靠的金属基热障涂层，为复杂服役工况下发动机的涂层设计提供了新思路。此外，该成果还揭示了亚稳态金属涂层在长周期热服役环境下的微结构演化动力学特征与涂层性能转变的映射关系，阐明了金属基热障涂层的热致退化机理，明确了涂层结构烧结在性能退化中的主导地位，建立了铁基热障涂层体系的基础理论。在应用设计方面，该成果突破了金属和陶瓷粒子协调变形的控制难题，构建了金属/陶瓷复合热障涂层材料体系，实现了兼具优异隔热和力学稳定性金属/陶瓷复合热障涂层的制备。这一成果具有原创性，得到了国内外同行的肯定与广泛引用，产生了重要的学术影响，具有潜在的工程应用价值。

成果亮点

理论创新：该成果突破了传统陶瓷基涂层的局限，创新性地提出了金属基热障涂层的应用设计理论，为复杂服役工况下发动机的涂层设计提供了全新的思路。材料创新：研发出了以铁基非晶合金、高熵合金为代表的系列候选涂层材料，这些材料具有低热导率、高耐蚀抗磨和力学可靠性，满足了金属基热障涂层的性能需求。机理揭示：揭示了亚稳态金属涂层在长周期热服役环境下的微结构演化动力学特征与涂层性能转变的映射关系，阐明了金属基热障涂层的热致退化机理，为涂层的性能优化和寿命预测提供了理论支持。体系构建：构建了金属/陶瓷复合热障涂层材料体系，实现了兼具优异隔热和力学稳定性的涂层制备，有效抑制了复合涂层隔热性能的退化，提高了涂层的实用性和可靠性。

团队介绍

北京工业大学（Beijing University Of Technology），简称北工大（BJUT） [93]，位于中国北京市 [6]，由北京市人民政府教育行政部门主管， [93]是一所以工为主，工、理、经、管、文、法、艺术、教育相结合的多科性市属重点大学，是国家“双一流”建设高校”、国家“211工程”建设高校。 [6] 北京工业大学创建于1960年。建校初期，北京建筑工程学院、北京工业学院、北京师范大学部分学生先后划转入学校。20世纪70年代以来，原北京工商管理专科学校、北京联合大学经济管理学院、国家建材局管理干部学院（武汉工业大学北京研究生部）、华北水利水电学院北京研究生部等学院陆续并入。 [93]1981年成为国家教育部批准的第一批硕士学位授予单位，1985年成为博士学位授予单位。 [116]1996年学校进入国家“211工程”重点建设的百所大学行列，2017年入选国家一流学科建设高校行列。 [93]

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”绿色防腐-盐光互补科技服务团 (中国腐蚀与防护学会) 评价时间：2025-03-09

杨吉可

中国腐蚀与防护学会

副秘书长

综合评价

一、理论创新该成果突破了传统陶瓷基涂层的局限，创新性地提出了金属基热障涂层的应用设计理论。这一理论不仅丰富了热障涂层的基础理论体系，还为复杂服役工况下发动机的涂层设计提供了全新的思路。通过研发以铁基非晶合金、高熵合金为代表的系列候选涂层材料，该成果从电子和声子微观本质上揭示了涂层隔热机制，获得了低热导率、高耐蚀抗磨和力学可靠的金属基热障涂层。二、材料创新在材料方面，该成果研发出的系列候选涂层材料具有显著的性能优势。这些材料不仅满足了金属基热障涂层的性能需求，还在实际应用中展现出了良好的稳定性和可靠性。此外，该成果还揭示了亚稳态金属涂层在长周期热服役环境下的微结构演化动力学特征与涂层性能转变的映射关系，为涂层的性能优化和寿命预测提供了理论支持。三、应用设计创新在应用设计方面，该成果突破了金属和陶瓷粒子协调变形的控制难题，构建了金属/陶瓷复合热障涂层材料体系。这一体系的构建实现了兼具优异隔热和力学稳定性的金属/陶瓷复合热障涂层的制备，有效抑制了复合涂层隔热性能的退化，提高了涂层的实用性和可靠性。四、学术影响与工程应用价值该研究成果具有原创性，得到了国内外同行的肯定与广泛引用，产生了重要的学术影响。同时，该成果还具有潜在的工程应用价值，有望为航空发动机、燃气轮机等领域提供更为高效、可靠的热防护解决方案。