李燦鋒,張盼盼*,姚建華,張群莉,Volodymyr Kovalenko

（1.浙江工業(yè)大學激光先進制造研究院，浙江杭州 310023；2.浙江工業(yè)大學高端激光制造裝備省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江杭州 310023；3.浙江工業(yè)大學機械工程學院，浙江杭州 310023；4.烏克蘭國立科技大學 激光技術研究所，基輔 03056）

隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進，對大型燃汽輪機的需求和性能要求越來越高．隨著各國航空發(fā)動機和燃氣輪機“兩機”技術競爭的加劇，兩機的流量比、推重比和服役溫度不斷突破上限，導致兩機燃燒室的溫度和壓力不斷提高，工作環(huán)境中燃氣溫度將超過高溫合金的熔點，現(xiàn)有的高溫合金已無法在高溫復雜工況下正常服役．為提高熱端部件的性能和使用壽命，1953年美國國家航天局（NASA）首次提出熱障涂層（Thermal Barrier Coatings，簡稱TBCs）［1-3］的概 念，同時熱障 涂 層在20世紀70年代已經成功用于航空發(fā)動機燃燒室和其它熱端部件，降低了熱端部件的表面溫度，延長了發(fā)動機的服役壽命［4-6］，是高性能航空發(fā)動機和燃氣輪機研制的關鍵技術之一．

熱障涂層是由高耐熱性、抗腐蝕性和低導熱性的陶瓷表層和粘結層所組成，具有雙層結構的熱障涂層已在工業(yè)領域中得到了廣泛的應用．熱障涂層的頂部為陶瓷層，其具備的功能有耐腐耐蝕、隔熱性能優(yōu)異及較好的抗熱震性．通常陶瓷層材料為氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯YSZ（Y2O3為6%～8%），其熔點較高（約2700℃），熱導率較低（致密材料1000℃下的熱導系數約為2.3 W·（m·K）-1）［7-10］．通常，熱障涂層中金屬基體和陶瓷涂層之間加了一層MCrAlX金屬粘結層（M代表Ni，Co和Ni-Co，而X表示Y，Hf，Sc，Ce，La和Th等較活潑的元素）［11-14］，其目的是為了緩解陶瓷涂層和金屬基體之間的熱膨脹不匹配，同時提高基體的抗氧化性，并增強陶瓷涂層與基體之間的結合力．

然而，熱障涂層工作環(huán)境惡劣，服役時承受復雜應力、沖蝕和腐蝕等多種極端工況，涂層極易發(fā)生氧化、熱腐蝕、磨損和熱疲勞剝落等失效［15-19］，極大地影響了航空發(fā)動機的使用安全性、可靠性［20-22］．近年來，為了提高熱障涂層的綜合性能，國內外學者在涂層后處理包括真空熱處理、熱等靜壓處理、激光重熔、激光上釉和激光熔覆等方面，對熱障涂層進行了大量研究［23-28］．熱障涂層后處理技術作為一種高質高效的表面改性技術，不僅可以明顯改變涂層的組織結構或化學成分，而且可顯著節(jié)約熱端部件高昂的更換或維修成本，同時滿足高端智能制造領域對涂層性能的超高要求．對近些年來研究比較廣泛的真空熱處理、熱等靜壓處理、激光重熔、激光上釉和激光熔覆等熱障涂層后處理技術進行了闡述，探究了熱障涂層后處理技術研究現(xiàn)狀及存在的問題，并對熱障涂層的研究和應用前景進行了展望，旨在為制備高結合強度、低孔隙率和長壽命的熱障涂層提供理論基礎和設計思路．

1 熱障涂層后處理方法

傳統(tǒng)方法制備的熱障涂層難以滿足在高溫苛刻環(huán)境下服役的性能要求，熱障涂層在極端環(huán)境下（溫度超過1300℃、濕度超過70%、顆粒沖蝕嚴重等）工作，涂層易腐蝕、開裂導致剝落失效，嚴重縮短了熱障涂層的使用壽命．為提高熱障涂層性能，無數研究學者采用熱處理技術、激光改性技術等后處理方法改善熱障涂層的結合強度、致密度，從而提高熱障涂層的抗高溫氧化、抗熱震性能．

1.1 真空熱處理

真 空 熱 處 理（vacuum heat treatment，簡 稱VHT）是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術，熱處理工藝的全部或部分在真空狀態(tài)下進行，可同時實現(xiàn)無氧化、無脫碳、無滲碳，可優(yōu)化工件表面及內部的缺陷，并有脫脂除氣等作用，從而達到提高工件性能的效果．

在涂層的界面結合方式、結合強度、熱循環(huán)壽命和抗氧化性等方面，研究者們進行了大量的研究．涂層真空熱處理后的質量主要受到溫度的影響，圖1為采用不同溫度真空熱處理后的NiCrAlYSi涂層截面形貌［29］．從圖1可見：在780℃高溫下3 h，基體與粘結層的界面上沒有明顯的孔隙；隨著VHT溫度從780℃升高到870℃，粘結層/基體界面變得明顯；960℃高溫固化3 h后，界面上有少量孔隙，但孔隙尺寸較??；隨著VHT溫度從960℃進一步升高到1050℃，氣孔數量增加，氣孔尺寸增大，界面上存在直徑約為3μm的孔隙．表明，真空熱處理中溫度決定涂層相對密度，從而影響其抗氧化和耐腐蝕性能．

圖1 不同VHT條件下沉積態(tài)NiCrAlYSi層的截面微觀結構［29］（a）780℃；（b）870℃；（C）960℃；（d）1050℃Fig.1 Cross-section microstructures of the as-deposited NiCrAlYSi layer after different VHT

大氣等離子噴涂（APS）制備的涂層與基體之間為機械結合，在涂層服役過程中容易脫落，而在高溫條件下涂層與基體界面處元素會發(fā)生擴散，使涂層和基體之間由機械結合變?yōu)橐苯鸾Y合．因此，應該選取最佳工藝對涂層進行真空熱處理，以提高涂層的使用壽命．薛文利等人［30］首先采用大氣等離子噴涂在HA 188合金基材上制備NiCoCrAlY+YSZ熱障涂層，然后在1080℃下對制備的熱障涂層進行高真空（約為10-3Pa）和低真空（0.5～1 Pa）熱處理．結果表明，高、低真空熱處理均能顯著提高熱障涂層的熱循環(huán)壽命，但高、低真空熱處理下的涂層的抗熱震性能差別不大．經真空熱處理后的熱障涂層的粘結層與陶瓷層之間熱生長氧化物（Thermal Growth Oxidation，TGO）的生長受到抑制，緩解了涂層內部應力累積導致涂層剝落的影響．李晨希等人［31］采用超音速火焰噴涂（HVOF）在鎳基高溫合金基體上制備CoNiCrAlY粘結層，采用APS制備8YSZ陶瓷層，并對該熱障涂層進行1120℃下保溫2 h的真空熱處理．結果表明：粘結層和基體之間發(fā)生了元素擴散，涂層發(fā)生均質化，減小了涂層與基體之間的熱失配，促進了基體與粘結層的冶金結合，提高了涂層的結合強度；經過真空熱處理后涂層的最終熱循環(huán)次數增加，抗熱震性能明顯提高．真空熱處理是改善熱障涂層與基體結合狀況，提高熱障涂層抗熱震性能的有效途徑之一．Meng等人［32］采用APS制備CoNiCrAlY粘結層，在溫度1373 K和壓力1×10-3Pa下真空熱處理4～10 h．結果表明，涂層和基體之間形成了冶金結合，涂層的結合強度顯著提高．Zheng等人［33］采用HVOF方法制備了NiCrAlY涂層，在不同溫度（1000，1100和1200℃）下對噴涂涂層進行真空熱處理，并對試樣在1100℃的空氣中進行等溫氧化暴露試驗最多21 h．結果表明，真空熱處理后涂層的內部氧化物明顯小于噴涂涂層，且1200℃下真空熱處理后的涂層氧含量最低，具有最好的高溫抗氧化性．

相比傳統(tǒng)的噴涂方式，在經過真空熱處理后，涂層與基體由原本的機械結合轉變成冶金結合，所以其結合力獲得了大幅的增強．涂層界面氧化膜的形成抑制了TGO生長，阻止涂層裂紋的產生，提高了涂層的使用壽命．另一方面，真空熱處理后的涂層在內部產生了更多的氧化物，在一定程度上降低了熱膨脹系數，減少了由熱膨脹系數不匹配造成的應力開裂，從而改善了涂層的綜合性能．

1.2 熱等靜壓處理

熱等靜壓（hot isostatic pressing，簡稱HIP）是一種集高溫、高壓于一體的工藝生產技術，加熱溫度通常為1000～2000℃，以密閉容器中的高壓惰性氣體或氮氣為傳壓介質，工作壓力可達200 MPa．HIP工藝是將制品放置到密閉的容器中，向制品施加各向同等的壓力并同時施以高溫，在高溫高壓的作用下制品得以燒結和致密化，是目前表面工程技術研究的熱點．

HIP處理是改善熱障涂層性能的有效方法，HIP涂層的質量主要受到壓力和溫度的影響，圖2為APS制備的Mg2Zr5O12涂層的拉伸強度和熱循環(huán)次數［34］．從圖2（a）可見，粘結層和HIP確實對涂層的拉伸強度有明顯的提高．從圖2（b）可見，噴涂態(tài)樣品在240次循環(huán)后失效，而HIP后的樣品在1000次循環(huán)后沒有出現(xiàn)任何裂紋．

圖2 等離子噴涂Mg2Zr5O12涂層的拉伸強度和熱循環(huán)次數［34］（a）結合強度；（b）熱循環(huán)次數Fig.2 Tensile strength and thermal cycling number of plasma sprayed Mg2Zr5O12 coating（a）tensile strength；（b）thermal cycling number

研究者們在涂層的致密度、結合強度和結合方式等方面進行了大量的研究．張麗［35］研究了熱等靜壓處理對陶瓷的影響，經過HIP處理后發(fā)現(xiàn)，粘結層和ZrO2層變得更加致密，ZrO2涂層中裂紋減少，由于存在燒結效應，在涂層間或微粒子之間形成一定的冶金結合，提高了涂層結合強度．S.Stewart等人［36］采用JP5000 HVOF技術在440-C軸承鋼基體上沉積WC-NiCrBSi熱障涂層，在壓力為100 MPa，在850℃和1200℃下分別處理1 h，結果表明：涂層微觀結構明顯改變，處理后涂層缺陷減少，硬度增加；涂層內聚強度及涂層與基體結合強度均增加，且經1200℃處理后的涂層性能更好．S.Kuba等人［37］在IN738LC基體上制備NiCoCrAlY粘結層和8YSZ陶瓷層，隨后在1200℃和147 MPa氬氣的氛圍下處理4 h，結果表明經HIP處理的IN738LC的孔隙率明顯低于非HIP處理的樣品，并且熱障涂層疲勞壽命大大提高．KHOR KA等人［38］對等離子噴涂ZrO2-5wt%CaO熱障涂層在溫度750～1300℃和壓力50～200 MPa下處理1 h，結果表明：處理后的涂層孔隙率由3.2%降低至0.2%，且溫度越高孔隙率越低；同時，涂層硬度和楊氏模量等物理特性也有所增加．解路等人［39］采用等離子噴涂制備鉬涂層，研究了低壓熱等靜壓處理（1500℃和10 MPa下處理90 min）和高壓熱等靜壓（1600℃和125 MPa下處理120 min）對鉬涂層的影響，結果表明：一次低壓熱等靜壓處理后，涂層致密度由89.7%提高至92%，結合強度由44 MPa提高至54 MPa，顯微硬度由152 HV提高至246 HV；二次高壓熱等靜壓處理后，獲得的涂層致密度高達97.3%，結合強度高達110 MPa，顯微硬度高達321 HV，鉬涂層的顯微結構和力學性能得到明顯改善．侯豁然等人［40］研究了HIP（950℃和920℃）對NiCrBSi噴涂層耐磨性及化學成分分布的影響，結果表明：磨損失重質量比未經HIP處理的涂層明顯降低，耐磨性能提高7倍；HIP促進了基體和涂層之間的元素互擴散，形成冶金結合，提高了界面間結合強度的同時致密度也得到提高．

熱等靜壓處理過程中，熱障涂層在高溫高壓的作用下，涂層與基體內部疏松和縮孔基本消除，在致密性和力學性能方面都有明顯提升，但接近100%致密度的熱障涂層隔熱性能明顯不足，控制涂層10%～15%的孔隙率是熱障涂層保證基體耐高溫的要求．目前對于HIP控制涂層和基體孔隙率方面的研究尚且不足，是熱等靜壓技術未來研究的重要方向．

1.3 激光重熔

激光重熔是一種利用高能激光束對試樣表面進行快速熔化和凝固，形成與基體性能不同的改性層的表面改性技術．激光重熔具有加熱速度快、熱耗散少、污染小、應用靈活的特點，但激光重熔涂層的難題是界面結合強度低，且熔融后熔池冷卻速度過快而產生較大的殘余應力，激光重熔過程中涂層微觀組織的控制是涂層性能的關鍵．圖3為噴涂態(tài)和激光重熔YSZ樣品的表面形貌［41］．從圖3可見：從噴涂態(tài)的YSZ表面可以發(fā)現(xiàn)一些突起，重熔后的YSZ表面有網狀裂紋；粗糙度參數Rq分別為8.05±0.12，5.20±0.66，2.33±0.31和1.15±0.15μm，說明重熔后樣品表面粗糙度要小于噴涂態(tài)樣品，隨著激光能量密度的增加，YSZ表面的粗糙度減?。?/p>

圖3 YSZ涂層的SEM微觀圖［41］（a）噴涂態(tài)S0試樣；（b）激光重熔S1試樣（能量密度為1 J/mm2）；（c）激光重熔S2試樣（能量密度為5 J/mm2）；（d）激光重熔S3試樣（能量密度為10 J/mm2）Fig.3 Surface view of SEM micrographs of YSZ coatings（a）as-sprayed S0 sample；（b）laser remelted S1 sample（energy density of 1 J/mm2）；（c）laser remelted S2 sample（energy density of 5 J/mm2）；（d）laser remelted S3 sample（energy density of 10 J/mm2）

在涂層的界面結合方式、致密度、結合強度、耐磨性和抗氧化性等方面，研究者們進行了大量的研究．Feng等人［42］采用大氣等離子噴涂制備了ZrO2-Y2O3熱障涂層（YSZ TBCs），然后采用4 kW的CO2激光器對涂層表面進行激光重熔強化，并在1100℃及保溫20，50和100 h條件下進行高溫氧化試驗，結果表明重熔處理提高了噴涂態(tài)涂層的致密性，經100 h高溫氧化試驗后TGO沒有明顯增厚和孔隙出現(xiàn)，高溫抗氧化性能明顯提高．在影響激光重熔的因素方面，研究者也做了諸多研究．張帥等人［43］對等離子噴涂氧化鋯涂層進行多道激光重熔，探究了搭接率對重熔涂層表面及截面微觀組織形貌的影響規(guī)律，并在溫度為1050℃電阻式加熱爐中進行了熱震試驗，探究不同搭接率對涂層熱循環(huán)壽命的影響規(guī)律，結果表明：隨著搭接率的增加，搭接區(qū)的裂紋密度隨之減小，凹坑的數量隨之增加；熱震實驗后，裂紋寬度減小，表面出現(xiàn)大量凹坑；搭接率為0.30時，重熔涂層的熱循環(huán)壽命最長．孟慶瑞［44］采用大氣等離子噴涂技術在鋁合金表面制備YSZ熱障涂層，并分別采用CO2激光器和光纖激光器進行重熔處理，采用腐蝕介質為3.5%的NaCl溶液對涂層進行陽極極化試驗，結果表明使用低比能量的激光重熔可提高涂層的耐蝕性．Wang［45］采用等離子噴涂和等離子噴涂復合激光重熔技術，在TiAl合金表面制備常規(guī)和納米結構的熱障涂層，采用激光功率為550和500 W的CO2激光器分別對常規(guī)和納米結構涂層進行激光重熔，結果表明：傳統(tǒng)等離子噴涂陶瓷層主要由四方相和少量單斜相組成，而納米等離子噴涂陶瓷涂層只含有非平衡的四方相；激光重熔后，常規(guī)涂層和納米涂層均主要含有非平衡四方相和少量立方相，且納米結構涂層重熔區(qū)晶界強度高，有相當數量的穿晶斷裂．激光重熔等離子噴涂雙層結構熱障涂層的主要缺陷是涂層裂紋或剝落，優(yōu)化參數、合理設計熱障涂層、優(yōu)化粉末配比等都可以在一定程度上改善重熔區(qū)域微觀組織．

在梯度涂層制備過程中，逐漸改變噴涂涂層材料的比例，從基體到涂層表面形成梯度涂層，可以改善涂層和基體的匹配性，減小激光重熔過程中的熱應力累積，阻止裂紋大量形成，提高涂層和基體的結合強度．向興華等人［46］采用激光重熔對APS制備的ZrO2-NiCoCrAlY梯度涂層進行后處理．結果表明，ZrO2熔化區(qū)形成了致密的結晶組織，涂層的抗氧化性能得到較大的改善，激光掃描速度為43 mm/s時重熔區(qū)硬度最大達2150 HV．陳梟［47］采用低壓APS技術在310S不銹鋼表面制備MoB/CoCr梯度涂層，然后對涂層進行激光重熔處理．結果表明，重熔后的涂層表面變得致密、平整，激光重熔層的硬度較重熔前提高了約20%．

激光重熔處理后，涂層與基體由原本的機械結合轉變成冶金結合，所以其結合強度大大增強．另一方面，涂層中的部分裂紋和孔隙得到消除，致密度提高，原因是激光重熔細化了晶粒，抑制了有害相變的發(fā)生，從而消除涂層中大多數組織結構的缺陷，提高涂層的綜合性能．在激光重熔過程中引入特殊工藝的復合激光重熔工藝是提高熱障涂層性能的一種有效方法，但激光重熔制備高性能熱障涂層還需要進行不斷的研究，特別是在材料、機理、工藝等方面仍需進行更深入的研究．

1.4 激光上釉

激光上釉是一種利用功率密度很高（105～107W/cm2）的激光束在很短時間內作用于材料表面，使材料表面迅速熔化，然后通過材料基體的激冷作用（冷卻速度105～109K/s）使表面改性層形成一層微晶或非晶層的表面改性方法．圖4為激光上釉YSZ的表面和截面形貌［48］．從圖4可見，釉面層呈致密的柱狀微結構，在整個釉面層中發(fā)現(xiàn)了與網狀裂紋相對應的垂直裂紋，在釉面層和涂層之間的界面上形成少量水平裂紋，這可能導致涂層的熱循環(huán)性能不佳．

圖4 激光上釉涂層的SEM微觀圖［48］（a）表面；（b）截面Fig.4 SEM micrograph of laser glazing coating（a）surface；（b）cross section

在涂層致密度、抗腐蝕性和抗熱震性等方面，已有大量研究人員進行了探索．Guo等人［49］采用脈沖激光器對大氣等離子噴涂制備的YSZ TBCs進行激光上釉改性，噴涂態(tài)和激光上釉改性后的涂層均在700和1000℃的V2O5中進行了4 h的熱腐蝕試驗．結果表明，激光上釉改性的涂層耐腐蝕性能有所提高，且熱腐蝕后上釉層結構完整，但上釉層內的部分垂直裂紋為腐蝕介質滲透提供了路徑．Reza Ghasemi等人［50］采用Nd：YAG脈沖激光上釉處理APS制備YSZ和NiCrAlY粘結層組成的納米結構熱障涂層．結果表明，激光上釉消除了等離子噴涂涂層的表面孔隙和其他結構缺陷，表面粗糙度Ra由9.2μm降低至2.5μm．與噴涂涂層相比，激光上釉涂層的隔熱性能略低，但涂層致密性提高．Azrina Arshad等人［51］采用HVOF工藝制備NiCoCrAlYTa結合層、APS制備8YSZ和La2Zr2O7，然后采用激光上釉處理涂層．結果表明，激光上釉降低了涂層表面粗糙度．M.S.Ahmadi等人［52］研究了激光上釉對等離子噴涂Al2O3/YSZ多層熱障涂層熱沖擊行為的影響，采用APS在Inconel 718上制備Ni-22Cr-10Al-Y粘結層和Al2O3/YSZ，噴涂態(tài)樣品和激光上釉樣品的熱震試驗條件為1000℃下保溫15 min．結果表明，熱噴涂涂層經歷了232次循環(huán)，激光上釉涂層經歷了325次循環(huán)，表明激光上釉明顯提高了涂層的抗熱震性能．

激光上釉較薄的釉面層結構致密，涂層的微觀結構由柱狀晶粒和表面的等軸晶粒組成，涂層的表面粗糙度降低，激光上釉涂層具備良好的抗氧化性能和耐熱耐腐蝕性能，釉面層少量的垂直裂紋有助于提高涂層的應變容限，可釋放涂層內部因體積膨脹帶來的熱應力累積．但是釉面層孔隙率過低，涂層的隔熱性能略低．上釉區(qū)的微觀裂紋一定程度上可以提高涂層的熱循環(huán)壽命，但隨著裂紋的擴展，等離子噴涂熱障涂層層狀結構產生的水平裂紋與垂直裂紋相交互會導致涂層剝落失效，還需要通過優(yōu)化工藝參數來改善釉面涂層的性能．

1.5 激光熔覆

激光熔覆是通過同步或預置材料的方式，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝，在基層表面形成冶金結合的熔覆層的表面工程技術．激光熔覆技術具有基材對熔池的稀釋率小、熱影響區(qū)小、工件受熱形變小，以及激光熔覆處理后工件報廢率低等特點．相較于傳統(tǒng)噴涂涂層，激光熔覆可顯著改善材料的表面性能，具有效率高、速度快、綠色環(huán)保無污染及處理后工件性能好等特點．圖5為激光熔覆氧化鋁的微觀形貌［53］．從圖5可見，與原涂層相比，激光熔覆涂層表面更光滑、致密性更高，但在表面上仍然可以看到連續(xù)的網狀分段裂紋．

圖5 激光熔覆SEM微觀圖［53］（a）表面；（b）橫截面Fig.5 The SEM micrographs of the laser clad coating（a）the surface；（b）the cross section

激光熔覆技術也是代表表面工程技術發(fā)展方向的新技術之一，在影響激光熔覆的因素方面，研究者也做了諸多研究．喬偉林［54］在IN 718合金表面激光熔覆制備出1 mm厚的NiCoCrAlY粘結層，在粘結層表面以不同激光掃描速度制備NiCoCrAlY包YSZ復合涂層．抗熱震性能和抗高溫氧化性能測試結果表明，在8 mm/s激光掃描速度下的熔覆試樣的抗熱震性能最好．劉佳奇［55］選用多種工藝參數在TC4基材上激光熔覆CoCrAlSiY涂層和CoCrAlSiY/YSZ涂層．結果表明：當激光功率為1600 W和掃描速度為10 mm/s時，CoCrAlSiY涂層整體質量最佳；當激光功率為1800 W和掃描速度為10 mm/s時，CoCrAlSiY/YSZ涂層整體質量最好．Zohre Soleimanipour等人［56］采用激光熔覆在YSZ涂層表面制備Al2O3涂層，采用質量分數分別為55%的V2O5和45%的Na2SO4作為腐蝕介質，對激光熔覆前后的涂層進行了1000℃下保溫30 h的熱腐蝕試驗，結果表明：在熱腐蝕試驗后，在未經激光熔覆的涂層表面形成了分散的YVO4棒狀晶體，而在激光熔覆的涂層中幾乎檢測不到；未激光熔覆的涂層m-ZrO2含量約70%，激光熔覆涂層m-ZrO2含量約13%，表明激光熔覆顯著提高了涂層的抗熱腐蝕性能．Ma等人［57］采用超聲輔助激光熔覆技術在鈦合金基體上制備YSZ涂層，研究了超聲振動對顯微組織和機械性能的影響，實驗結果表明：隨著超聲輸出功率的增加，熔覆深度增加，涂層與基體之間的潤濕性提高；摩擦磨損試驗表明，超聲輔助細化了YSZ涂層微觀組織，使涂層的摩擦系數低于無超聲輔助制備的涂層．

激光熔覆使涂層與基體之間形成冶金結合，大大提升了結合強度，其次激光熔覆有效控制了涂層中的相變，緩解了由殘余應力積累引起的涂層開裂，提高了涂層的綜合性能．采用激光熔覆制備陶瓷涂層能顯著提高基體材料耐蝕、耐磨、耐高溫、抗氧化的性能，使其滿足各種極端條件下使用工況，但涂層中裂紋的產生，成為限制激光熔覆制備熱障涂層使用的最大障礙．可廣泛借鑒在鑄造、焊接、陶瓷刀具等領域的經驗，通過多種輔助方式復合激光熔覆，最大限度地抑制裂紋的萌生與擴展，使熱障涂層更好地發(fā)揮其作用．

2 結 語

傳統(tǒng)方法制備的熱障涂層在極端環(huán)境下壽命有限，失效形式主要有熱疲勞剝落、固體顆粒沖蝕和高溫氧化等，因此對熱障涂層進行后處理研究十分必要，這不僅可以提高涂層的抗熱震性能、抗固體顆粒沖蝕性能和抗高溫氧化性能等，而且還可以為熱障涂層的工業(yè)化進程帶來極大的生產價值和經濟價值．

激光表面改性技術具有加工效率高、變形小，以及可實現(xiàn)局部選區(qū)處理等獨特優(yōu)勢，是一種綠色高效的新興技術．在我國碳中和、碳達峰的重大戰(zhàn)略布局下，激光表面改性技術也是實現(xiàn)碳減排目標的有效途徑．初步研究證實激光表面改性技術對環(huán)境幾乎沒有負面影響，熱障涂層經激光表面改性技術處理后，其耐磨性能、耐腐蝕性、抗沖蝕性能和抗熱震性能等性能得到了明顯的改善．然而，當前熱障涂層的激光表面改性研究，特別是激光表面合金化及外加能場復合激光表面改性的熱障涂層研究尚且不足，仍屬于新興研究領域．研究人員仍需進一步探索制備出綜合性能更加優(yōu)異的熱障涂層，系統(tǒng)研究激光表面改性熱障涂層的控形控性關鍵工藝，通過材料成分協(xié)同工藝參數設計，實現(xiàn)熱障涂層的組織結構調控，促進熱障涂層激光表面改性技術的推廣應用．