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　　熱障涂層利用陶瓷的隔熱和抗腐蝕的特點(diǎn)來(lái)保護(hù)基底材料，在航空、航天、艦船、武器、電力和交通等方面都有重要的應(yīng)用價(jià)值。隨著科技的發(fā)展，熱障涂層的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，發(fā)揮了不可替代的作用，已經(jīng)成為現(xiàn)代國(guó)防尖端技術(shù)領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一。《熱障涂層新材料和新技術(shù)》介紹了經(jīng)典熱障涂層材料YSZ的性質(zhì)，從材料化學(xué)的角度對(duì)熱障涂層材料的設(shè)計(jì)提出新的思想，重點(diǎn)介紹了熱障涂層新材料、新結(jié)構(gòu)、制備方法和應(yīng)用方面的最新研究成果，基本反映了國(guó)內(nèi)外在熱障涂層材料和結(jié)構(gòu)方面的科學(xué)前沿和熱點(diǎn)。

《熱障涂層新材料和新技術(shù)》內(nèi)容新穎，深度適中，適合于從事熱防護(hù)、無(wú)機(jī)涂層、材料保護(hù)和稀土材料研究工作的工程技術(shù)人員，以及大專院校的大學(xué)生、研究生和教師閱讀和參考。

序
前言
第1章  熱障涂層概述
  1.1  燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理及其構(gòu)造材料
    1.1.1  燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理
    1.1.2  燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)造材料
  1.2  鎳基高溫合金序
前言
第1章  熱障涂層概述
  1.1  燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理及其構(gòu)造材料
    1.1.1  燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理
    1.1.2  燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)造材料
  1.2  鎳基高溫合金
    1.2.1  鎳基高溫合金的組成和結(jié)構(gòu)
    1.2.2  鎳基高溫合金的熱膨脹性質(zhì)
    1.2.3  鎳基高溫合金的抗氧化性
  1.3  熱障涂層原理
    1.3.1  無(wú)機(jī)涂層
    1.3.2  熱障涂層
    1.3.3  熱障涂層模型
    1.3.4  熱障涂層的失效機(jī)理
    1.3.5  熱障涂層的熱、力學(xué)性質(zhì)
    1.3.6  熱障涂層熱循環(huán)壽命的評(píng)價(jià)
  1.4  熱障涂層的制備方法
    1.4.1  熱噴涂
    1.4.2  等離子噴涂
    1.4.3  電子束一物理氣相沉積
    1.4.4  PS和EB—PVD涂層性能的比較
    1.4.5  熱障涂層的其他制備方法
  1.5  稀土元素的特性
    1.5.1  稀土元素在軍事上的應(yīng)用
    1.5.2  稀土元素的電子結(jié)構(gòu)
    1.5.3  稀土氧化物
  1.6  熱障涂層材料
    1.6.1  YSZ
    1.6.2  莫來(lái)石
    1.6.3  A12O3
    1.6.4  CeO2+YSZ
    1.6.5  La2Zr2O7
    1.6.6  硅酸鹽
    1.6.7  稀土氧化物
    1.6.8  金屬一玻璃復(fù)合材料
    1.6.9  石榴石
    1.6.10  鈣鈦礦
    1.6.11  六鋁酸鹽
    1.6.12  （Ca1—xMgr）Zr4（PO4）6
    1.6.13  RPO4（R=La，Ce）
    1.6.14  其他材料
    1.6.15  熱障涂層材料的發(fā)展趨勢(shì)
  參考文獻(xiàn)
第2章  熱障涂層材料的合成
  2.1  概述
    2.1.1  粉末性質(zhì)的表征
    2.1.2  粉末的制備方法
  2.2  陶瓷粉末的制備
    2.2.1  固相合成
    2.2.2  納米粉末
  2.3  陶瓷粉末的加工技術(shù)
  2.4  陶瓷粉末的噴霧造粒
    2.4.1  噴霧干燥原理
    2.4.2  噴霧干燥過(guò)程
  2.5  陶瓷靶材的加工技術(shù)
    2.5.1  靶材的基本要求
    2.5.2  靶材的制備過(guò)程
  參考文獻(xiàn)
第3章  氧化鋯基熱障涂層材料
  3.1  氧化鋯的晶體結(jié)構(gòu)和相變
    3.1.1  氧化鋯的晶體結(jié)構(gòu)
    3.1.2  氧化鋯相變的影響因素
  3.2  氧化鋯增韌陶瓷
    3.2.1  氧化鋯的增韌原理
    3.2.2  氧化鋯增韌陶瓷
  3.3  氧化鋯的重要應(yīng)用
    3.3.1  氧化鋯高強(qiáng)高韌結(jié)構(gòu)材料
    3.3.2  氧化鋯固體電解質(zhì)
    3.3.3  氧化鋯生物陶瓷
    3.3.4  氧化鋯的其他應(yīng)用
  3.4  氧化鋯基熱障涂層材料
    3.4.1  等離子噴涂法制備氧化鋯基熱障涂層
    3.4.2  電子束—物理氣相沉積法制備氧化鋯基熱障涂層
    3.4.3  氧化鋯基熱障涂層的保護(hù)
    3.4.4  YSZ的改性
  3.5  氧化鉿熱障涂層材料
    3.5.1  氧化鉿
    3.5.2  HfO2—ZrO2涂層
  參考文獻(xiàn)
第4章  稀土鋯酸鹽熱障涂層材料
  4.1  燒綠石結(jié)構(gòu)化合物及其性質(zhì)特點(diǎn)
    4.1.1  燒綠石結(jié)構(gòu)
    4.1.2  燒綠石結(jié)構(gòu)化合物的性質(zhì)特點(diǎn)及應(yīng)用
  4.2  鋯酸鑭熱障涂層
    4.2.1  鋯酸鑭的穩(wěn)定性
    4.2.2  鋯酸鑭熱障涂層
    4.2.3  離子摻雜對(duì)鋯酸鑭性質(zhì)的影響
    4.2.4  鋯酸鑭的增韌
  4.3  鈰酸鑭熱障涂層
    4.3.1  La2（Zr1—xCex）2O7的晶體結(jié)構(gòu)
    4.3.2  La2（Zr1—xCex）2O7的熱、力學(xué)性質(zhì)
    4.3.3  （La／Y）2（Zr0.3  Ce0.7  ）2O7和Y2Ce2O7的熱、力學(xué)性質(zhì)
    4.3.4  La2Ce2O7（LC）熱障涂層
    4.3.5  La2（Zr1—xCex）2O7熱障涂層
  4.4  鋯酸釹熱障涂層
    4.4.1  Nd2（Zr1—xCer）2O7的晶體結(jié)構(gòu)
    4.4.2  Nd2（Zr1—xCex）2O7熱障涂層
    4.5  稀土鋯酸鹽的EB—PVD涂層
    4.5.1  La2Zr2O7（LZ）涂層
    4.5.2  La2ZrzO7—3Y2O3（LZ3Y）涂層
    4.5.3  La2（Zr0.7  Ce0.3  ）2O7（LZ7C3）涂層
  4.6  稀土鋯酸鹽納米材料
    4.6.1  稀土鋯酸鹽納米粉末
    4.6.2  稀土鋯酸鹽納米纖維
  參考文獻(xiàn)
第5章  六鋁酸鹽熱障涂層材料
  5.1  概述
    5.1.1  六鋁酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)
    5.1.2  六鋁酸鹽的合成
    5.1.3  六鋁酸鹽的應(yīng)用
  5.2  稀土六鋁酸鹽熱障涂層材料
    5.2.1  稀土六鋁酸鹽
    5.2.2  稀土六鋁酸鹽熱障涂層
  5.3  其他六鋁酸鹽熱障涂層材料
    5.3.1  二元稀土六鋁酸鹽
    5.3.2  堿土金屬六鋁酸鹽
  參考文獻(xiàn)
第6章  鈣鈦礦型熱障涂層材料
  6.1  鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料
  6.2  CaZrO3熱障涂層
  6.3  SrzrO3熱障涂層
  6.4  BaZrO3熱障涂層
  參考文獻(xiàn)
第7章  熱障涂層新結(jié)構(gòu)
  7.1  熱障涂層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    7.1.1  梯度結(jié)構(gòu)
    7.1.2  雙陶瓷層結(jié)構(gòu)和界面微區(qū)梯度結(jié)構(gòu)
    7.1.3  雙陶瓷層現(xiàn)象
  7.2  稀土鋯酸鹽／YSZ雙陶瓷層熱障涂層和梯度結(jié)構(gòu)熱障涂層
    7.2.1  等離子噴涂法制備R2Zr2O7／YSZ雙陶瓷層熱障涂層
    7.2.2  EB—PVD制備的R2Zr2O7／YSZ雙陶瓷層熱障涂層
    7.2.3  8YSZ+LZ7C3功能梯度熱障涂層
  7.3  稀土六鋁酸鹽材料與YSZ的組合
    7.3.1  LMA／YSZ雙陶瓷層熱障涂層
    7.3.2  LMA／YSZ梯度熱障涂層
    7.3.3  LMA增韌YSZ熱障涂層
  參考文獻(xiàn)
第8章  輕材料的熱防護(hù)
  8.1  輕材料概述
    8.1.1  Mg合金
    8.1.2  Al合金
    8.1.3  Ti合金
    8.1.4  碳纖維增強(qiáng)碳化硅（Ct／SiC）復(fù)合材料
    8.1.5  纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料
  8.2  Mg合金表面的熱防護(hù)
    8.2.1  Mg合金表面的8YSZ／NiCrAlY涂層
    8.2.2  Mg合金表面黏結(jié)層材料的選擇
    8.2.3  中間層對(duì)Mg合金基底的保護(hù)作用
  8.3  Al合金表面的熱防護(hù)
    8.3.1  Al合金表面的8YSZ／NiCrAlY涂層
    8.3.2  Al合金表面涂層的殘余應(yīng)力
    8.3.3  Al合金基底的冷卻方式
    8.3.4  中間層對(duì)Al合金基底的保護(hù)作用
    8.3.5  8YSZ／Al梯度涂層
  8.4  Ti合金、碳鋼表面的熱防護(hù)
    8.4.1  Ti合金表面的熱障涂層
    8.4.2  碳鋼表面的熱障涂層
  8.5  Cf／SiC復(fù)合材料表面的熱防護(hù)
    8.5.1  LMA／Yb2SiO5涂層的熱防護(hù)作用
    8.5.2  Yb2 siO5涂層的厚度對(duì)LMA／Ybz SiO5涂層熱防護(hù)性能的影響
    8.5.3  CI／sic復(fù)合材料表面的LMA／Er2sios涂層
  8.6  樹(shù)脂表面的熱防護(hù)
    8.6.1  溶膠—凝膠法制備ZrO2和ZrO2—CeO2涂層
    8.6.2  等離子噴涂制備8YSZ涂層
  參考文獻(xiàn)
第9章  熱障涂層失效機(jī)理的稀土熒光分析方法
  9.1  熱障涂層的失效機(jī)理
    9.1.1  熱障涂層失效機(jī)理
    9.1.2  熱障涂層應(yīng)力測(cè)量
    9.1.3  稀土熒光性質(zhì)在熱障涂層失效分析中的應(yīng)用
  9.2  應(yīng)力熒光探針
    9.2.1  壓應(yīng)力熒光探針
    9.2.2  拉應(yīng)力熒光探針
    9.2.3  La2Zr2O7：Eu熒光性質(zhì)研究
    9.2.4  熒光探針的空間分辨率
  9.3  YSZ相變過(guò)程的熒光探針
    9.3.1  晶體結(jié)構(gòu)對(duì)Eu3+熒光性質(zhì)的影響
    9.3.2  YSZ相變過(guò)程的熒光探針
  9.4  熱障涂層失效過(guò)程的熒光標(biāo)識(shí)
    9.4.1  8YSZ熱障涂層失效過(guò)程的熒光標(biāo)識(shí)
    9.4.2  LZ7C3／8YSZ雙陶瓷層熱障涂層失效過(guò)程的熒光標(biāo)識(shí)
    9.4.3  LMA／8 YSZ雙陶瓷層熱障涂層失效過(guò)程的熒光標(biāo)識(shí)
  參考文獻(xiàn)
索引
彩圖

 

　　"第1章熱障涂層概述
　　1.1燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理及其構(gòu)造材料
　　1.1.1燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理渦輪( turbine)是一種將流動(dòng)介質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，根據(jù)流動(dòng)介質(zhì)的不同分為燃?xì)廨啓C(jī)(gas turbine)、蒸汽輪機(jī)(steam turbine)、風(fēng)輪機(jī)(wind turbine)和水輪機(jī)(water turbine)。燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的高溫燃?xì)鉃楣ぷ鹘橘|(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的內(nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1-1)。中國(guó)八百多年前記載的走馬燈就是燃?xì)廨啓C(jī)的雛形。1927年，德國(guó)的漢斯 霍爾茨瓦特(Hans Holzwarth)研制出第一臺(tái)實(shí)用的燃?xì)廨啓C(jī)，其熱效率約為13%，功率為370kW。在高溫結(jié)構(gòu)材料方面，出現(xiàn)了能承受873K以上的鉻鎳高溫合金等耐高溫材料，因而燃?xì)鉁囟瓤蛇M(jìn)一步提高，圖1-1燃?xì)廨啓C(jī)(船用，功率18.6MW)
　　圖片來(lái)源：2007年10月拍攝于哈爾濱等壓熱循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)終于得到成功應(yīng)用。1939年8月，德國(guó)恩斯特 海因克爾飛機(jī)制造公司(Ernst Heinkel Aircraft)制造的噴氣式飛機(jī)試飛成功，從此燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段，并開(kāi)始迅速發(fā)展。隨著高溫結(jié)構(gòu)材料的不斷發(fā)展以及葉片冷卻技術(shù)的不斷提高，燃?xì)鉁囟戎鸩教岣撸谷細(xì)廨啓C(jī)效率不斷上升。
　　如圖1-2，燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理是卡諾(Carnot)循環(huán)，其工作過(guò)程可簡(jiǎn)單描述如下：壓氣機(jī)連續(xù)從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)猓娙肴細(xì)夤ぷ魇抑信蛎涀龉Γ苿?dòng)葉輪帶動(dòng)壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃?xì)獾淖龉δ芰︼@著提高，因而燃?xì)廨啓C(jī)在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有剩余能量作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)的四個(gè)工作步驟(即圖1-2中的A→B、B→C 、C→D和D→A過(guò)程)的能量變化如下：
　　圖1-2燃?xì)廨啓C(jī)及其工作原理
　　燃?xì)廨啓C(jī)圖片來(lái)源：http：//www.gf81.com.cn
　　(1)等溫壓縮(A→B)，向溫度為T(mén)1的環(huán)境排放Q1的熱量，體系在第一步驟中的內(nèi)能變化ΔU1可以根據(jù)熱力學(xué)第一定律計(jì)算得到：
　　ΔU1=Q1-NRT1lnV2V1=0(1-2)式中，N為氣體的物質(zhì)的量；R為摩爾氣體常數(shù)。這一步驟相當(dāng)于燃?xì)廨啓C(jī)從大氣中吸入空氣同時(shí)尾噴管向大氣排放廢氣和熱量。
　　(2)絕熱壓縮(B→C)，體系溫度升高到T2。絕熱壓縮過(guò)程存在下列特征：
　　W2=NR(T2-T1)γ-1(1-7)式中，C為常數(shù)；W2為體系在第二步驟中所做的功。這一步驟相當(dāng)于空氣被壓氣機(jī)壓縮，壓縮后的氣體溫度多在473~823K 之間。
　　(3)等溫膨脹(C→D)，體系保持溫度T2并從外界吸熱Q2，體系在第三步驟中的內(nèi)能變化ΔU3是：(1-8)
　　該步驟相當(dāng)于燃燒室中燃料燃燒放出的熱并對(duì)氣流加熱。火焰的溫度大約在1400~1950K之間。
　　(4)絕熱膨脹(D→A)，體系溫度降低到T1，體系在第四步驟中所做的功W4 為：W4=NR(T1-T2)γ-1(1-10)這一步驟相當(dāng)于燃?xì)廨啓C(jī)做功后的廢氣排放到大氣中。因此，體系的總能量效率η是：
　　從式(1-13)可看出，如果燃料的燃燒值Q2一定，那么廢熱Q1越小、T1越低或者是T2越高則熱效率η越高。燃?xì)鉁囟群蛪簹鈾C(jī)的壓縮比是影響燃?xì)廨啓C(jī)效率的兩個(gè)主要因素。提高燃?xì)鉁囟龋⑾鄳?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C(jī)效率顯著提高。20世紀(jì)70年代末，壓縮比最高達(dá)到31；工業(yè)和船用燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)鉁囟茸罡哌_(dá)1473K左右，航空燃?xì)廨啓C(jī)則超過(guò)1623K。燃?xì)廨啓C(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是采用高溫陶瓷材料，提高熱效率。提高熱效率的關(guān)鍵是提高燃?xì)鉁囟龋锤倪M(jìn)葉片的冷卻技術(shù)，研制能耐更高溫度的高溫材料；其次是提高壓縮比，研制級(jí)數(shù)更少而壓縮比更高的壓氣機(jī)。高溫陶瓷材料如SiC能在1623K以上的高溫下工作，用它來(lái)做葉片和燃燒室的火焰筒等高溫部件時(shí)，就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃?xì)鉁囟龋瑥亩岣呷細(xì)廨啓C(jī)熱效率。
　　提高渦輪前溫度(即燃?xì)庠谶M(jìn)入渦輪前的溫度，又稱葉片進(jìn)氣溫度)不僅可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，還可以降低廢氣中氮氧化物的含量。圖1-3是發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪前溫度與熱效率以及廢氣中氮氧化物含量的關(guān)系。發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪前溫度比航空燃?xì)廨啓C(jī)的低很多，但熱效率卻高很多。
　　圖1-3燃?xì)廨啓C(jī)渦輪前溫度與熱效率以及廢氣中氮氧化物含量的關(guān)系
　　ppm，partspermillion，10-6量級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的實(shí)際熱效率為25%~40%，大部分的能量都被廢氣帶走了(約占55%~75%)，其他的能量損失還包括燃料不完全燃燒(1%~3%)和發(fā)動(dòng)機(jī)本身對(duì)外散熱(1%~2%)。提高燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪前溫度可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和推重比。圖1-4是渦輪前溫度的發(fā)展趨勢(shì)以及與推重比的關(guān)系[1]。20世紀(jì)40年代，渦輪前溫度為1200~1300K，推重比3~4；60年代，渦輪前溫度1300~1500K，推重比5~6；70年代，渦輪前溫度1600~1750K；80年代，推重比達(dá)到7~8，主要有美國(guó)的F100、F110 和F404發(fā)動(dòng)機(jī)，俄羅斯的AL31F發(fā)動(dòng)機(jī)，法國(guó)的M88發(fā)動(dòng)機(jī)，英國(guó)的RB199 發(fā)動(dòng)機(jī)等。30多年來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷提高，推重比已達(dá)到9~10，如 F100-PW-229A、F110-GE-132、F414和AL37FU發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)F119發(fā)動(dòng)機(jī)采用單晶高溫合金，渦輪前溫度1950K，推重比達(dá)到10，是目前國(guó)際上航空燃?xì)廨啓C(jī)中推重比最高的，已裝備于F-22和F-35戰(zhàn)斗機(jī)。推重比10一級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪前溫度一般在1850~2000K之間，葉片的表面溫度在1473K以上，必須采用耐熱等級(jí)更高的定向凝固或單晶葉片而且需要熱障涂層 (thermal barrier coating，TBC)的保護(hù)。如果推重比要達(dá)到15，渦輪前溫度要達(dá)到2300K。目前，耐溫等級(jí)最高的單晶高溫合金的使用溫度也不超過(guò)1423K，無(wú)法滿足高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。對(duì)于推重比12~15級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)，如果采用層板冷卻技術(shù)，預(yù)計(jì)可以獲得500~600K的溫降效果，但還存在100~200K的溫度缺口，這部分的溫降效果由TBC來(lái)解決[2]。
　　圖1-4渦輪前溫度(Tin)的發(fā)展趨勢(shì)以及與推重比的關(guān)系[1]
　　1.1.2燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)造材料
　　組成燃?xì)廨啓C(jī)各部分的材料大致可分為五類(lèi)(圖1-2)：①鋁合金(進(jìn)氣罩、外殼)；②鈦合金(進(jìn)氣扇、壓氣機(jī)葉片等低溫部件，溫度<673K)；③鋼( 主軸)；④鎳基高溫合金(燃燒室、靜葉片和動(dòng)葉片等高溫部件，溫度 >1273K)；⑤復(fù)合材料(機(jī)匣等低溫部分)。
　　燃?xì)廨啓C(jī)有如下幾個(gè)高溫部分：
　　(1)燃燒室。又稱火焰筒，是燃?xì)廨啓C(jī)中燃料的燃燒設(shè)備，位于壓氣機(jī)與渦輪之間。燃料在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，是整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)中溫度最高的部分。推重比10級(jí)別的第五代戰(zhàn)斗機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室出口氣流的溫度(即渦輪前溫度)最高可達(dá)到2000K，推重比越大則該溫度要求越高，將來(lái)要達(dá)到2300K以上。燃燒室的內(nèi)壁用大氣等離子噴涂(atmospheric plasma spraying，APS)方法制備TBC，而且用高壓空氣冷卻，因此金屬基底的溫度一般不會(huì)超過(guò)1323K。
　　(2)靜葉片。又稱導(dǎo)向葉片，用來(lái)調(diào)整燃燒室噴射出來(lái)的高溫燃?xì)獾姆较虿⑹蛊浼铀佟ｌo葉片直接接觸高溫火焰，火焰的沖刷作用也很強(qiáng)。故其所處的環(huán)境最?lèi)毫樱脖仨氂酶邏嚎諝饫鋮s。為了減少靜葉片緣板之間的漏氣損失，除了在單個(gè)靜葉片緣板之間采用封嚴(yán)措施外，還采用雙聯(lián)、三聯(lián)或多聯(lián)靜葉片甚至整體導(dǎo)向器。減少靜葉片的葉片數(shù)可以減少緣板之間的漏氣損失，提高渦輪效率，由單個(gè)靜葉片改成雙聯(lián)靜葉片可以提高渦輪效率約1%。靜葉片形狀復(fù)雜，特別是多聯(lián)靜葉片，因此其表面一般用APS方法制備TBC。電子束-物理氣相沉積法(electronbeam-physical vapour deposition，EB-PVD)制備的TBC，其抗熱沖擊性能遠(yuǎn)比APS涂層好，因此正在發(fā)展靜葉片TBC的EB-PVD制備技術(shù)。
　　(3)動(dòng)葉片。又稱工作葉片，就是在燃?xì)廨啓C(jī)工作過(guò)程中隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片，其作用是將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為動(dòng)能，再將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。動(dòng)葉片是整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)中最關(guān)鍵的部分，比靜葉片小很多。盡管所受的溫度比靜葉片低，但處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，因此必須能經(jīng)受很高的離心力的作用。現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)葉片都采用定向生長(zhǎng)或單晶高溫合金材料制備，并用EB-PVD方法在其表面沉積TBC，同時(shí)用高壓空氣進(jìn)一步冷卻。
　　(4)尾噴管。從燃燒室流出的高溫高壓燃?xì)饬鬟^(guò)渦輪，燃?xì)獾牟糠謨?nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)。在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣流在渦輪中膨脹所做的功等于壓氣機(jī)壓縮空氣所消耗的能量。經(jīng)過(guò)燃燒后，渦輪前的燃?xì)饽芰看蟠笤黾樱蚨跍u輪中的膨脹比遠(yuǎn)小于壓氣機(jī)中的壓縮比，渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機(jī)進(jìn)口壓力和溫度高很多，發(fā)動(dòng)機(jī)的主要推力就是這一部分燃?xì)獾哪芰慨a(chǎn)生的。從渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)猓谖矅姽苤欣^續(xù)膨脹，以高速沿發(fā)動(dòng)機(jī)軸向從尾噴管向后排出。尾噴管的功能是將渦輪噴出的熱氣膨脹加速，將燃?xì)庵械囊徊糠譄崮苻D(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，從尾噴管高速噴出，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生部分推力。
　　燃燒室和葉片不僅工作溫度高，而且還承受燃?xì)廨啓C(jī)在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因溫度劇烈變化而引起的劇烈熱沖擊，工作條件惡劣，因此它們是決定燃?xì)廨啓C(jī)性能的核心部件，用鎳基或鈷基高溫合金等高溫材料制造，同時(shí)還須用TBC和高壓空氣冷卻來(lái)降低基底的溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)多的高壓空氣必然要消耗更多的能量而降低輸出功率。為了提高葉片的冷卻效果，葉片的冷卻氣通道設(shè)計(jì)得越來(lái)越復(fù)雜，在單層冷卻氣通道的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出雙層通道，葉片的制造工藝也更加復(fù)雜。因此，為了降低燃燒室和葉片基底的溫度，簡(jiǎn)化葉片的結(jié)構(gòu)，人們將很大的希望寄托在TBC上，認(rèn)為T(mén)BC是燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)之一。
　　葉片材料的發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖1-5。最早的葉片采用不銹鋼[3]，現(xiàn)在已經(jīng)有了巨大的發(fā)展，普遍采用鎳基高溫合金。高溫合金(superalloy)是以鐵、鈷、鎳為基本組成的一類(lèi)高強(qiáng)度、抗氧化、抗腐蝕、抗蠕變的合金，能承受苛刻的機(jī)械應(yīng)力，在高溫下也有很高的強(qiáng)度，使用溫度常常可以達(dá)到其熔點(diǎn)的70%以上即1373K。其應(yīng)用很廣泛，包括航空、航天、船舶、電力、石油、化工和其他高溫環(huán)境，最主要的應(yīng)用是燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室和葉片。高溫合金可分為三類(lèi)，即鎳基高溫合金、鈷基高溫合金和鐵基高溫合金，在燃?xì)廨啓C(jī)上使用的高溫合金基本上是前者。發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，葉片又是心臟的關(guān)鍵。一個(gè)動(dòng)葉片基本上與等質(zhì)量的黃金價(jià)格相當(dāng)，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)基本上與等質(zhì)量的白銀價(jià)格相當(dāng)。高溫合金的研制水平是一個(gè)國(guó)家航空工業(yè)發(fā)展程度和國(guó)家綜合實(shí)力的標(biāo)志。
　　圖1-5不同材料的動(dòng)葉片使用溫度極限的進(jìn)展"