海盐与硫酸盐添加剂对CMAS玻璃熔融结晶行为的影响机制研究

为解决航空发动机热端部件中钙镁铝硅酸盐(CMAS)玻璃沉积导致的防护涂层退化问题，研究人员系统研究了CaSO4、海盐及Na2SO4等腐蚀剂对CMAS熔融结晶特性的影响。通过热处理实验结合CALPHAD计算，发现CaSO4对CMAS改性作用最显著，该成果为优化热障涂层(TBCs)和环境障涂层(EBCs)抗腐蚀策略提供新依据。

　　

环境中存在的颗粒状硅酸盐（如沙尘、火山灰）被航空燃气涡轮发动机(GTEs)吸入后，会熔融形成钙镁铝硅酸盐(CMAS)玻璃沉积在热端部件表面。这些沉积物严重损害陶瓷热障涂层(TBCs)和环境障涂层(EBCs)的防护性能。有趣的是，海盐和硫酸盐等腐蚀性颗粒同样会被发动机吸入，但它们与CMAS的协同腐蚀机制尚不明确。

研究团队设计了一系列精巧的实验：将不同比例的CaSO₄、海盐或Na₂SO₄与CMAS玻璃混合，在空气环境中进行梯度热处理。通过监测质量损失和成分变化，结合CALPHAD相图计算与实验数据比对，揭示了腐蚀剂对CMAS相变行为的调控规律。

令人惊讶的是，CaSO₄展现出最强的CMAS改性能力，其通过改变熔体化学性质显著影响结晶动力学。这一发现如同解开了一道工程难题——说明沿海地区航空发动机可能面临更严峻的涂层退化风险，为下一代耐腐蚀涂层的设计提供了关键靶点。