①具備高熔點

②處在室溫與工作溫度間無相變

③熱導(dǎo)率低

④具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性

⑤其熱膨脹系數(shù)與金屬基體相匹配

⑥與金屬基體的結(jié)合力高

⑦具有較低的燒結(jié)速率

以上幾點屬熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)和高溫相穩(wěn)定性能最為重要。

①氧化鋁：由于熱導(dǎo)率相對較高，熱膨脹系數(shù)較小，彈性模量大，致使隔熱性能和抗熱沖擊性能較差，暫被市場淘汰。

②氧化鋯：具有高熔點、良好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性、低導(dǎo)熱率，與金屬基體材料相近的熱膨脹系數(shù)以及優(yōu)良的力學(xué)性能，是目前應(yīng)用最廣泛的材料。但是氧化鋯在1180℃會產(chǎn)生相變，且伴隨3%~5%的體積膨脹，因此需要加入穩(wěn)定劑，如：氧化鈣、氧化鎂、氧化釔、氧化鈰、氧化硅、氧化鈮等。

③稀土鋯酸鹽：目前對其研究主要集中在燒綠石結(jié)構(gòu)的鋯酸鹽A3+2B4+O7,該種鋯酸鹽具有比YSZ更低的熱導(dǎo)率，更高的高溫穩(wěn)定性。

④稀土鈰酸鹽：相較于稀土鋯酸鹽，因CeO2的熔點低于ZrO2，理論上其熱膨脹系數(shù)要更高，但研究較少。

⑤稀土鉭酸鹽：與氧化鋯陶瓷材料相比，效率更高，可達(dá)到氧化鋯的2~3倍，讓材料承受的溫度降低200-300℃；其質(zhì)地也比氧化鋯材料柔軟，可承受更多的應(yīng)力。我國相關(guān)單位于2018年左右成功研制出新一代稀土鉭酸鹽高溫鐵彈相變陶瓷材料，可有效提高國產(chǎn)航空發(fā)動機渦輪前溫度，為國產(chǎn)航空發(fā)動機性能升級打下了堅實的基礎(chǔ)。

該法于上世紀(jì)八十年代初美國最先在實驗室制造出了高質(zhì)量的熱障涂層；中期俄羅斯和烏克蘭運用此法在軍用飛機的轉(zhuǎn)子葉片上鍍覆熱障涂層。

電子束物理氣相沉積（EB-PVD）法是用高能束加熱并氣化陶瓷源，陶瓷蒸汽以原子為單位沉積到基體上形成的。其涂層組織由垂直于基體表面的柱體組成，柱體與基體是冶金結(jié)合。

②激光熔敷法

該法利用大功率激光器直接輻射陶瓷或金屬粉末，將其熔化后再金屬基體上快速凝固形成涂層，陶瓷與金屬基體為冶金結(jié)合，得到垂直于表面的柱狀組織。利用激光重熔等離子涂層，可封閉等離子涂層中存在的氣孔，改善等離子涂層的抗蝕性。重熔后的組織為細(xì)化的垂直于表面的柱狀晶，增強了陶瓷與基體的結(jié)合力。

③自蔓延高溫燃燒合成法（SHS）

該法是一種合成材料的新工藝，通過加熱原料粉局部區(qū)域引燃反應(yīng)，放出大量熱依次誘發(fā)鄰近層的化學(xué)反應(yīng)，從而使反應(yīng)自動持續(xù)地蔓延下去。特點是反應(yīng)時產(chǎn)生極高溫度，最高可達(dá)4000℃，反應(yīng)過程中燃燒波快速移動（0.1~25cm/s），具有產(chǎn)物純度高、效率高、耗能少、工藝相對簡單等優(yōu)點。

④等離子噴涂熱障陶瓷涂層法

該法是把金屬或陶瓷粉末送入高溫高壓的等離子火焰，呈熔融狀態(tài)噴向基體，以大約106K/s的冷卻速度凝固在基體上，粒子呈扁餅狀機械咬合在一起，形成涂層。等離子噴涂涂層組織特點是有大量的氣孔與微裂紋，這可以緩解熱應(yīng)力，提高涂層的熱疲勞壽命。

參考文獻(xiàn)

• 陶瓷熱障涂層的研究現(xiàn)狀——范希梅，林潔瓊，林賢昌

• 熱障陶瓷涂層的發(fā)展現(xiàn)狀和前景——周靜，張隆平，吳護林

• 國產(chǎn)熱障涂層材料研制成功 可以讓渦扇15超越F119發(fā)動機——《出鞘》