陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composite, CMC）具有更高的比强度、优异的耐高温性能等优点，现已成为新一代航空发动机热端部件首选新型高温结构材料，但CMC用于航空发动机热端部件极易受到发动机燃烧产生的高温水蒸气及外界沉积物等引起的腐蚀，因此需在CMC表面制备环境障涂层（Environmental Barrier Coatings, EBCs）以保护其本征性能实现长时服役寿命需求。EBCs为多层材料体系，在涂层制备过程中热膨胀系数失配会导致涂层出现贯穿裂纹，且喷涂过程中产生的热应力亦会导致裂纹及孔洞等缺陷的产生，在服役环境下，这些因热失配及热应力产生的缺陷为高温水蒸气、氧气等腐蚀性物质提供渗透通道，加剧Si粘结层的氧化，热生长氧化物（TGO）在快速生长至一定厚度时，涂层将在应力的作用下发生分层剥落导致EBCs过早失效，严重影响EBCs的服役寿命。因此，如果有效提高EBCs抗水蒸气腐蚀能力是众多学者关注及亟待解决的难题。

最近，针对EBCs抗水蒸气腐蚀性能不足的问题，文章中采用EBCs表面镀铝原位生成铝酸镱（Yb3Al5O12）的表面改性技术提高其抗高温水蒸气腐蚀性能。相关成果在线发表在材料腐蚀期刊Corrosion Science，通讯作者为西安交通大学凡正杰和广东省科学院新材料研究所张小锋。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111123

该研究以APS制备的Si/Mullite/ Yb2SiO5涂层体系为研究对象，探究EBCs表面镀铝改性机制及其抗水蒸气腐蚀机理。本文实验表明在EBCs表面磁控溅射镀铝+真空热处理后，涂层表面原位形成镱铝石榴石结构改性层，如图1所示；同时，经过铝改性的EBCs在1300℃高温水蒸气环境下（90%H2O+10%O2）腐蚀300h后，在铝改性层保护下，Yb2SiO5层中的微裂纹等缺陷得到愈合，孔隙率由喷涂6.23%将至0.72%，如图2所示。另外，由于Yb3Al5O12优异的抗水氧腐蚀能力以及致密的Yb2SiO5层的阻隔水蒸气及氧气的渗透综合作用，镀铝改性EBCs大幅度减缓了TGO的生长速率，铝改性EBCs抗水蒸气腐蚀示意图如图3所示。

上述工作为镀铝改性应用于环境障涂层抗水蒸气腐蚀提供了实验方法及数据支持，提高了环境障涂层的使用寿命，为我国航空发动机CMC关键构件的工程化应用添砖加瓦。

图1铝改性Yb2SiO5涂层的物相分析。(a) TEM HAADF图像。(b) 图(a)中以虚线正方形显示区域的亮场像。(c-f) EDS元素图。(g-i) 在图(a)中各自区域的选区电子衍射图。

图2 不同腐蚀时间下镀铝改性EBCs涂层的低、高倍背散射电镜图。(a1，a2，a3) 0 h。 (b1，b2，b3) 25 h。 (c1，c3，c3) 100h。(d1，d2，d3) 300 h。

图3 镀铝改性EBCs抗水蒸气腐蚀机理示意图。(a)镀铝改性。(b) 1400℃水蒸气腐蚀300 h后。