中国科学院金属研究所、北京大学和沈阳工业大学联合研发的一种新型多主元合金粘结层材料，可大幅提升热障涂层在1200℃高温下的抗氧化能力。该成果2月6日发表于《先进科学》杂志。

随着航空发动机涡轮进口温度预计超过1900℃，远超高温合金熔点，热障涂层成为涡轮叶片不可或缺的隔热层。位于陶瓷面层与合金基体之间的粘结层，需在高温下形成缓慢生长、附着力强的热生长氧化物层以保护基体。自20世纪70年代以来，NiCoCrAlY系合金一直是粘结层标准材料，但其氧化速率在1100℃以上急剧上升，长期制约发动机热端部件温度提升。

研究团队采取双重策略突破这一局限。在初始氧化阶段，通过优化共晶铝含量设计出精细层状微观结构合金，增强早期氧化过程中铝的持续供应，促进连续保护性α-Al₂O₃氧化层快速形成。在稳态氧化阶段，调整钴、铬、镍元素比例以提升构型熵，制备出多主元合金。该合金在热生长氧化层下方形成的铝耗尽区呈现严重晶格畸变，空位形成能升高，铝扩散能垒提高，从而有效抑制高温氧化进程。

试验数据显示，新型NiCoCrAlYHf多主元合金在1200℃等温氧化500小时后，氧化速率常数为1.28×10⁻¹² g²·cm⁻⁴·s⁻¹，较传统MCrAlY合金降低约59%。在循环氧化试验中，传统合金70小时后即出现氧化皮剥落，500小时后表面积损失逾40%;新型合金同期剥落率低于2%，氧化皮附着力与抗剥落性能显著提升。

该研究为极端环境下航空发动机热障涂层粘结层提供了新的材料体系与设计思路。

更多信息：作者：Xinyu Zhang等，标题：《新型多主元合金通过晶格畸变诱导扩散抑制实现优异的1200°C抗氧化性能》，发表于：《先进科学》(2026)。期刊信息：先进科学