热障涂层（Thermal Barrier Coatings，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。
Y2O3稳定化的ZrO2（Y2O3 Stability ZrO2，YSZ）是目前使用最广的TBC陶瓷面层材料。1978 年Stecura优选组分比例后，7~8YSZ（质量分数 7%~ 8%的 Y2O3 Stability ZrO2）一直占据 TBC 陶瓷面层材料的主导地位。因此，本文主要就基于 YSZ 的TBC 的腐蚀问题展开讨论。其常用的制备方法主要有2种：APS（Air Plasma Spray）和 EB-PVD（Electron Beam Physical Vapor Deposition）。常用粘结层（Bond coat）材料一般为MCrAlY合金（M为Ni，Co或Ni+Co）或Pt改性的Al化合物，典型的TBC结构如图1所示。
图1 典型TBC涂层结构系统
Fig.1 Typical structure of TBCs
虽然TBC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（Calcium-Magnesium-alumina-Silicate，CMAS）腐蚀以及燃料杂质腐蚀。探索TBC服役条件下腐蚀机理，研究提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。
结语
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。
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