航空发动机在航空业中占据着举足轻重的地位。飞机发动机是一种高度复杂、高精度的热力学机械，它作为飞机的心脏，为飞机提供强大的动力。事实上！它的工作原理是进气道吸入大量空气，然后压缩空气，进入燃烧室混合汽油燃烧，产生高温的气体，通过尾喷管喷出，增加气动，使发动机产生反向推力，为飞机飞行提供动力。而叶片也是必不可缺的一部分，并且这些叶片还需要经受高温、腐蚀的考验，所以对材料的要求也很高。所以，一个国家掌握了航空发动机技术，就意味着高精尖制造业达到了国际领先水平。

所以！发动机整个机体从轴承到叶片的耐热材料是最重要的一点，发动机本身的耐热材料对发动机来说至关重要，因为发动机产生的热量越高。是制约我国航空发动机发展的一个重要因素。内燃机的耐热材料则体现在工业制造业中。此前我国研发的一款材料，有效地地解决这一技术壁垒，我国先进的航空发动机又近了一步。

航空发动机的结构

实际上！目前航空设备的主流是采用7-8推重比为7-8的第三代飞机发动机，如美国的F-15、F-16、F-18，中国的歼10、歼11等战机，空客A320、波音737等各系列民用飞机。汽轮机的进气温度在1680-1750 K左右。

F119发动机由美国 PrateWhitney公司研制(美军F-22预制构件，世界上第一台5代机)，推重比为10.8，涡轮前进口温度为1900 K。这种温度，已经超过了碳钢几百度的熔点。所以涡轮叶片材料应具有耐高温、低蠕变、耐疲劳、良好的力学性能。如果说它是好造的，那么恐怕现在就没有别的难事了。

另外，随着航空发动机涡轮前温度的不断升高，原来的单通道空心冷却叶片的冷却效果已不能满足实际需要，研制更加先进、更加复杂的多通道多通道冷却系统已成为下一代航发系统的关键技术。而且每次冷却方案的优化都是对涡轮叶片设计与制造的重大考验！冷却器的发展，仍然无法完全解决，或者满足材料承载温度和涡轮前进口温度的差距。为此，还需要在涡轮叶片的燃气管道表面喷涂一层热障涂层TBC。

TBC是通过在零件表面上沉积粘结一层具有低传热系数的材料，利用其传热特性低的特点，在零件内外表面形成温降，从而降低零件表面工作温度(或提高零件的承温能力)。有数据表明，热障涂层可以达到50K-150 K的保温效果。

现在实际应用于涡轮发动机的热障涂层都是两层结构：表面陶瓷层，主要起到保温作用，同时也起到抗腐蚀、冲刷和侵蚀的作用；内部金属粘结层，主要起到提高金属基体与陶瓷层物理相容性，增强涂层抗高温氧化性能的作用。在金属基体表面涂装涂层时，要考虑涂层的粘附性，对金属基体微观组织稳定性的影响，以及涂层与金属热胀系数的差异可能引起的剥落问题，需要空心叶片金属材料学科多个领域的相关专家联合起来，共同研究开发。

因此对热障涂层进行深入研究是各国首先突破的技术壁垒，这一技术是航空发动机领域中最为重要的一环。热障涂层能显著降低先进航空发动机叶片的表面温度，大大延长叶片的工作寿命，提高发动机的推力和效率，因而与叶片冷却设计技术、单晶高温合金材料技术并用，是先进航空发动机叶片三大关键科技之一。但是美国用了将近20年的时间来研究这项技术，即便如此，它的结果还是相当平淡无奇。针对这一问题，专家们认为，热障涂层可以显著降低叶片的表面温度，利用这种技术，可大大降低航空发动机的叶片温度，有效提高发动机的使用寿命。并且将温度控制在有效范围内，能最大限度地提升发动机性能。

但我国早在上世纪90年代就已经认识到了热障涂层技术的重要性。于是组织专家夜以继日地研究这一技术。自1996年起，徐惠彬/宫声凯团队进行新型梯度粘结层热障涂层的研究，经过23年的努力，终于取得了这一成果。

热障涂层的结构体系

据报道，中国一家材料科研团队研制了一种新的陶瓷热障涂层，通过后期的进一步完善而获得成功，将一举打破国外最高耐热纪录，使国产航发进口最高温度达到1800度，助国产航空发动机推力得到跃升。有关专家表示：随着技术的成熟，再结合五代单晶高温合金，将其应用到涡扇-15航空发动机上，中国新一代航空发动机的总体性能将空前优化。而且，这一次，中国研制的新型稀土钽酸盐陶瓷材料热障涂层与氧化锆相比，在耐热性和使用寿命方面具有明显优势。值得注意的是，目前，全球范围内，只有中国科研团参与了这类材料的研究，也就是说，从最初的新型材料的发现，到最终的实用系统的建立，都是由中国点滴建立，拥有完全自主的知识产权。

如今，全球主要军事大国也被中国的这一突破所吸引，开始更加积极地在热障涂层领域攻坚。世界普遍认为中国的热障涂层技术必将在世界舞台上占有一席之地。

事实上！中国的这项技术一经曝光，西方和欧洲等28个国家要求中国出口这种热障涂层技术。针对这一点，我们的专家说，技术是我们的，出不来由中国自己决定，没人能要求我们做什么。总结来说，我国每次历史性突破大国重器，都是几代中国人辛勤劳动的结晶。并非一朝一夕。而且，所谓行业顶端不过是跨代的领头羊，有你没有的东西罢了，但世界从来就是十年河东十年河西，技术的最高点和最低点也在不断地被洗牌。相信在不久的将来我国会研制出更先进的航天发动机。