1600℃！世界超高温稀土热障涂层问世

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近日，昆明理工大学研究团队在超高温钽酸盐热障涂层技术领域取得了重要突破。他们充分利用了稀土元素物理化学性能的优势，成功研发出了新型稀土钽酸盐高温铁弹相变增韧陶瓷材料，其是世界上目前唯一能在1400-1600℃下长期稳定工作的超高温稀土热障涂层。

热障涂层是一种陶瓷涂层，常作为航空发动机及燃气轮机高温部件的热防护涂层，其能对相关部件起到隔热的作用，降低材料的温度，从而延长高温部件的服役寿命，同时也能节约燃料。

目前，使用最多的热障涂层材料是氧化锆基材料。不过，当达到1200℃左右时，氧化锆基材将会发生相变，导致涂层脱落失效，从而使寿命呈指数级下降。近年来，随着航空、航天及民用技术的不断发展，对热端部件的使用要求也越来越高。

据悉，未来航空发动机的工作温度可能达到2000℃。因此，热障涂层应具备高硬度，大强度，良好化学稳定性，长使用寿命，优异耐高温和耐腐蚀性等特点。

经过持续地努力探索，昆明理工大学研究团队发现稀土元素能很好地用来参与先进热障涂层的生产。研究发现，稀土热障涂层材料可以在1400℃下长时间的工作，且最高承受温度可达1600℃。另外，其隔热降温梯度在100℃至500℃之间。该热障涂层的问世，意味着我国的热障涂层技术已达到国际的领先水平。

更值得一说的是，研究者还建立了一套从材料发现、基本性质确定到最后应用的完整材料体系，申请超过100项国家发明专利及4项国际发明专利。这使我国在新型稀土钽酸盐陶瓷涂层领域拥有自主知识产权。

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科技日报昆明4月2日电（记者 赵汉斌）记者4月2日从昆明理工大学了解到，该校研究团队新近在超高温钽酸盐热障涂层技术领域取得重要突破，将先进热障涂层材料最高使用温度提高至1400摄氏度，且最高可达1600摄氏度，将隔热降温梯度提高100摄氏度至500摄氏度，使我国的热障涂层技术在国际上达到领先水平。



据金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室涂层材料设计与应用团队涂层团队负责人介绍，热障涂层材料作为航空发动机及燃气轮机高温部件的热防护涂层，可改善高温部件的服役条件，延长服役寿命，节约燃料。目前使用最多的热障涂层材料氧化锆基材料在达到1200摄氏度左右的高温时将会发生相变，导致涂层脱落失效，使用寿命会呈指数级下降。随着航空发动机及燃气轮机的技术不断发展和使用要求的不断提高，未来航空发动机的工作温度可能达到2000摄氏度。

昆明理工大学近年与美国哈佛大学、宾州州立大学、南佛罗里达大学，德国亚琛工业大学、于利希研究中心，国内中科院、清华大学、上海交通大学、北京科技大学等机构合作，组建全球领先的超高温热防护材料研究团队。

经过持续探索和验证，该团队充分利用了我国在稀土方面的资源优势，成功研发了新型稀土钽酸盐高温铁弹相变增韧陶瓷材料，建立了一套从材料发现、基本性质确定到最后应用的完整材料体系，申请超过100项国家发明专利及4项国际发明专利。同时使我国在新型稀土钽酸盐陶瓷涂层领域拥有自主知识产权。

研究成果“1400-1600℃超高温稀土钽酸盐热障涂层材料及其制备技术”是世界上目前唯一能在1400-1600℃长期稳定工作的超高温热障涂层。在本领域具有明显优势，全球文献占比达到82.3%，发明专利占比超过90%。目前，该技术已与陕西天璇涂层科技有限公司等企业合作进行工业化生产，产品供应国内多个大中型研究单位或应用单位，由于该材料优异的综合性能，未来将广泛应用于航空、航海等国民经济重要领域。

据悉，这个团队近年来已发表378篇有影响力的研究论文，被国际同行引用5400余次；申请国家发明专利200余项，国际PCT发明专利8项。他们还承担了20余项国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划。