热障涂层是航空发动机及燃气轮机热端部件的关键热防护技术。随着热障涂层技术的发展，发动机的工作温度大幅提升，燃油效率和推重比显著提高，但热障涂层却面临日趋严重的高温腐蚀问题，包括环境沉积物(主要成分为CaO，MgO，Al₂O₃和SiO₂，简称CMAS)腐蚀、熔盐腐蚀以及CMAS和熔盐的耦合腐蚀，它们会导致热障涂层过早失效，严重威胁航空发动机和燃气轮机的安全运行。本文综述了CMAS、熔盐、CMAS+熔盐等腐蚀问题的产生和腐蚀机理，重点从新型抗腐蚀热障涂层材料开发、涂层结构设计两方面总结了国内外在抗高温腐蚀热障涂层方面的研究进展。通过全面梳理高温下热障涂层的腐蚀问题及防护方法，展望了未来抗高温腐蚀长寿命热障涂层的研究方向。

热障涂层是航空发动机和地面燃气轮机提升工作效率、延长服役寿命的关键技术和重要手段。粘结层作为热障涂层系统中的重要组成部分，一方面可缓解陶瓷层和高温合金基体间的热不匹配应力，提高热障涂层系统热稳定性；另一方面，高温下通过生长一层致密且连续的Al₂O₃层，保护合金基体免受氧化和腐蚀。因此，粘结层性能直接决定了热障涂层系统的服役寿命。本文系统总结了传统粘结层材料、制备方法及其优缺点等方面的研究进展，同时介绍了新型高熵合金粘结层体系，重点关注其成分设计、结构及抗氧化性能等方面的研究现状及不足。最后，对粘结层材料的研究方向进行了展望。

环境障涂层(EBC)为碳化硅陶瓷基复合材料(SiC-CMC)提供了有效的高温水蒸气防护，成为新一代航空发动机高温部件的关键材料。本文综述了稀土硅酸盐/Si粘结层EBC的制备技术与典型结构特征，探讨了在富含水氧、CMAS熔盐的高温发动机环境下的服役失效机理，进一步针对涂层热失配、高温水氧腐蚀、CMAS腐蚀、粘结层氧化等问题，从材料和结构角度总结了硅酸盐面层和Si粘结层的设计及优化方法，同时，面对更高温度的服役需求，介绍了超高温面层结构设计和新型耐高温粘结层材料设计研究进展，最后展望了高性能环境障涂层的未来研究方向。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种全固态燃料电池，连接体作为其中的关键组成部分，显著影响电池的性能。早期的连接体采用陶瓷材料制作，其高昂的成本和较高的电阻阻碍了电池的发展。随着电池工作温度的降低(550~800 ℃)，金属材料取代陶瓷材料成为可能。铁素体不锈钢(FSS)凭借其低成本、良好的机械加工性能、高温下较好的耐腐蚀能力等优点，成为连接体候选材料，但其性能仍需进一步优化。本文综述了550~800 ℃ SOFC连接体材料研究现状，重点介绍了FSS以及表面改性FSS的研究情况，比较了预氧化和各类涂层改性FSS的优缺点，并对连接体材料的研究方向进行了展望。

作为能量传递介质，超临界CO₂ (S-CO₂)在能源领域表现出广阔的应用前景。但S-CO₂可以引起高温氧化、碳化腐蚀。腐蚀与应力协同作用下，材料腐蚀加剧，力学性能下降，加速衰退，进而发生环境致裂，引发严重后果。本文梳理S-CO₂引起氧化、碳化的耦合腐蚀机制，总结高温高压S-CO₂系统环境致裂的评估手段，分析材料在腐蚀和力学协同作用下的环境致裂行为，包括腐蚀后材料力学性能的改变、应力腐蚀、蠕变、腐蚀疲劳、热循环、表面残余应力对腐蚀行为影响等，总结材料环境致裂的行为和机理。相关研究旨在为S-CO₂系统的材料选择和环境致裂防护提供理论基础和技术指导。

采用离子镀的方法将Si含量不同的Al-Si合金涂层沉积在钛合金表面，然后在不同温度下进行真空退火处理，得到不同组成结构的扩散Ti-Al-(Si)涂层。结果表明，650 ℃真空退火，得到的扩散Ti-Al-(Si)涂层是以TiAl₃相为主的单层涂层，Si置换固溶于TiAl₃形成Ti(Al, Si)₃固溶体，当涂层中Si含量超过15% (原子分数)，τ₂相Ti-Al-Si三元化合物析出，与Ti(Al, Si)₃固溶体构成多相单层涂层，上述单层涂层中都存在明显的贯穿裂纹。800和900 ℃真空退火，得到的扩散Ti-Al-(Si)涂层为多层结构；表层为TiAl₃层，Si置换固溶于TiAl₃层中，Si含量较高时，Ti-Si二元或(和)Ti-Al-Si三元化合物作为第二相析出，析出相的数量随退火温度升高递增；TiAl₃层与钛合金基体之间为TiAl₂、TiAl、Ti₃Al、Ti₅Si₃和Ti₅Si₄中一个或多个构成的中间层。多层结构明显地抑制了扩散Ti-Al-Si涂层中贯穿裂纹的形成。

针对TiAl合金在热循环环境中的抗氧化需求，本文采用电沉积方法在TiAl合金表面制备了SiO₂涂层，并研究了涂层在900 ℃下的抗循环氧化性能，分析了电沉积SiO₂涂层的失效机制。实验结果表明，电沉积SiO₂涂层可有效提高TiAl合金的抗循环氧化性能。SiO₂涂层可与TiAl基体发生反应生成 Ti₅Si₃，促进界面处选择性氧化生成Al₂O₃层，起到扩散阻挡作用。然而，由于SiO₂涂层与TiAl合金存在热失配问题，会导致涂层内热应力集中，从而萌生裂纹。裂纹为氧的向内扩散和基体元素的向外扩散提供了通道，在氧化膜表面形成大量团簇，导致了SiO₂涂层连续致密的结构遭到破坏，但SiO₂涂层循环氧化200 h后仍未发生剥落，说明其仍保持一定的高温防护能力。

垃圾焚烧过程中存在的S和Cl等元素影响了锅炉管道的使用。为解决这一问题，采用爆炸喷涂技术在316L不锈钢基体上制备了Fe基非晶涂层，研究了涂层在K₂SO₄ + 50% (质量分数) Na₂SO₄和NaCl + 50% (质量分数) Na₂SO₄混合盐中450和550 ℃下的热腐蚀行为。结果表明，与316L不锈钢相比，涂层增重降低，耐热腐蚀性好。450 ℃热腐蚀90 h后，涂层腐蚀轻微，生成少量腐蚀产物。而550 ℃时，涂层表面变得更加粗糙且出现明显的开裂现象。NaCl + 50%Na₂SO₄对涂层的热腐蚀破坏作用大于K₂SO₄ + 50%Na₂SO₄。这主要是由于NaCl与涂层表面氧化层反应生成的Cl₂可穿透氧化层与未腐蚀涂层发生反应，导致氧化层形成裂纹，加速涂层的热腐蚀行为。

以Cr/GLC叠层涂层为研究对象，通过原位电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)和二次离子质谱(SIMS)等方法研究了3.5%NaCl溶液中0.1 MPa和15 MPa静水压力下涂层的腐蚀行为。结果表明，高静水压力加速了Cr/GLC叠层涂层腐蚀失效。静水压力显著增加Cr/GLC叠层涂层的腐蚀电流密度，促进涂层表面和涂层/金属基体界面Cl^-吸附，降低涂层/金属基体界面结合力。

采用真空电弧熔炼、电镀Pt和扩散渗Pt的方法制备了YHf-AlCoCrFeNi_2.1 (YHf-EHEA)和YHfPtAlCoCrFeNi_2.1 (YHfPt-EHEA)两种共晶高熵合金。将两种合金放置于800 ℃ Na₂SO₄/K₂SO₄ (质量分数75%∶25%)和900 ℃的Na₂SO₄/NaCl (质量分数75%∶25%)混合盐气氛中进行了热腐蚀实验，并通过XRD、SEM和EPMA等方法研究两种样品的热腐蚀机制。结果表明：在800 ℃的Na₂SO₄/K₂SO₄热腐蚀作用下，YHf-EHEA表面的氧化膜出现大面积剥落，而YHfPt-EHEA表面氧化膜完整，展现出优异的抗腐蚀能力。在900 ℃的Na₂SO₄/NaCl混合盐环境中，O和S向YHf-EHEA内快速扩散，并在合金内形成大量的氧化物和硫化物，加速了氧化膜的开裂和剥落行为。YHfPt-EHEA中Pt的存在减缓了S向合金内的扩散，抑制了合金的热腐蚀行为。

采用化学气相沉积(CVD)技术在镍基高温合金K444表面制备了渗铝涂层。研究了K444合金及其CVD渗铝涂层表面沉积95% (质量分数) Na₂SO₄ + 5%NaCl混合盐在850和950 ℃空气中的高温腐蚀行为。结果表明，K444合金腐蚀10 h后，表现出较差的耐腐蚀性。其表面生成疏松的混合氧化物层，外层主要为Cr₂O₃和TiO₂，内层为Al₂O₃。随着温度升高腐蚀加剧，腐蚀层发生剥落。而CVD渗铝涂层表面生成保护性Al₂O₃膜，有效提高了抗腐蚀性能。

在160、180、200、220和240 ℃等5个温度点下开展典型氟橡胶FX-17的热空气老化试验，检测试验前后材料硬度、压缩永久变形率、拉伸强度、扯断伸长率等参数的变化，利用Fourier红外光谱等方法分析材料在老化过程中可能的分子结构变化，根据Arrhenius经验公式建立材料的性能衰减以及寿命退化模型。结果表明：典型氟橡胶FX-17经过热空气老化试验，Shore硬度最大变化幅度由初始值79 HA增加至92 HA，压缩永久变形率最大变化幅度由初始值增加至116%，拉伸强度最大变化幅度由初始值15 MPa下降至8 MPa，扯断伸长率最大变化幅度由初始值199%下降至125%；典型氟橡胶FX-17在热空气老化过程中主要发生了材料大分子的脱氢氟反应，进而引发自由基老化连锁反应；以压缩永久变形率作为典型氟橡胶FX-17密封失效的评价指标，其在200 ℃使用温度下寿命可达2700 h以上。

采用化学气相沉积(CVD)的方法，分别在DD6单晶Ni基高温合金与纯Ni表面750 ℃扩散渗Al，均获得主要由δ-Ni₂Al₃相组成的铝化物涂层。空气中1000 ℃的氧化表明，DD6上的CVD涂层具有更快的氧化速度。光激发荧光谱分析表明，虽然DD6与纯Ni上的铝化物涂层初期氧化均能热生长单一的Al₂O₃膜，但前者Al₂O₃膜中的亚稳态θ-Al₂O₃特征峰强度显著增高。由此提出氧化时DD6中的元素掺杂进入Al₂O₃膜中，它们通过延长膜中θ-Al₂O₃向稳态α-Al₂O₃的转变时间、促进Al³⁺的扩散而影响氧化速度。

以T92钢为基体制备了助熔剂(Na₂O、K₂O和B₂O₃)不同质量分数B₂O₃ (11.78%、14.78%和17.78%)的3种搪瓷涂层，研究了它们在600 ℃熔融MgCl₂-NaCl-KCl中的腐蚀行为。结果表明，涂层的腐蚀抗性随着B₂O₃含量的升高而升高。经500 h腐蚀后，B₂O₃含量为11.78%的搪瓷涂层在腐蚀性盐的物理溶解和化学侵蚀的共同作用下遭受了平均82.7 μm的厚度损失和14.44 mg/cm²的质量损失，涂层在内部不断生成的气态腐蚀产物的作用下由原始的82.7 ± 0.5 μm膨胀至253.9 ± 44.9 μm；提高B₂O₃含量至14.78%，涂层的厚度和质量损失降低至约12.5 μm和3.69 mg/cm²并且避免了因快速腐蚀而发生膨胀。17.78%B₂O₃含量的涂层腐蚀非常轻微，厚度损失小于1 μm，质量损失最终降低至仅为0.16 mg/cm²。

采用浸泡和电化学实验，研究了冷喷涂B₄C/Al复合涂层在硼酸溶液中的腐蚀行为。结果表明，冷喷涂涂层内颗粒间界面的结合弱，硼酸溶液倾向于沿着颗粒间的界面优先发生腐蚀，进而腐蚀涂层内部。后热处理可以有效改善冷喷涂B₄C/Al涂层的组织，增强颗粒间的界面结合，进而提升其在硼酸溶液中的耐腐蚀性能。

采用第一性原理计算和氧化实验相结合的方式研究了镍基单晶高温合金氧化层的演化机理。通过分析界面粘附能和电荷分布，Al-O结构被确定为最稳定的NiAl/NiO界面模型。考虑了O原子和Al原子对界面稳定性的影响，O原子和Al原子在界面处的聚集均削弱了NiAl/NiO界面的结合强度，这意味着界面更容易发生分离。采用XRD、EDS、SEM等方法研究了镍基单晶高温合金的氧化行为，并建立了氧化动力学模型。结果表明，合金氧化过程中首先形成NiO，随后在NiO下方形成Al₂O₃。随着O原子和Al原子在界面处的聚集，NiO倾向于从合金表面分离。通过将第一性原理计算与氧化实验相结合，揭示了镍基单晶高温合金的氧化层演化机理。

利用氧化动力学测试，扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析技术，系统研究了预氧化后的GH4169合金在中温NaCl和O₂ + H₂O气氛中的腐蚀行为。结果表明，GH4169合金预氧化形成了Cr₂O₃/Nb₂O₅为主的连续氧化膜，在中温盐水环境下腐蚀5 h后氧化膜被严重破坏，形成了主要由NiFe₂O₄、NaNbO₃、Na₂CrO₄及残留Cr₂O₃构成的腐蚀产物膜。详细讨论了预氧化GH4169合金在中温固态NaCl和O₂ + H₂O气氛下的腐蚀机制以及预氧化膜破坏的过程。

利用超音速火焰喷涂制备FeCrMoBSi非晶涂层，探究了不同热处理温度对涂层微观结构及腐蚀磨损性能的影响，研究结果显示，未经热处理的非晶涂层展现出了优异的抗腐蚀性能，其孔隙率最低(2.45%)并且涂层中Cr₂O₃含量最高(76.51%)，能够有效地保护基体。热处理后的涂层孔隙增大，裂纹拓展，为腐蚀溶液提供了扩散通道，降低了涂层的抗腐蚀能力。涂层摩擦磨损测试结果表明未经热处理的非晶涂层具有最小的磨损体积和最低的磨损率(1.784 × 10^-5 mm³/(N·m))，但随热处理温度的升高，磨损体积和磨损率均增加。

本文研究了(Ni, Pt)Al涂层氧化不同时间后涂层退除及再涂覆，尤其不同服役时间氧化后涂层及下方基体合金组织结构的演变。采用电镀Pt层和化学气相渗铝的方法在镍基单晶高温合金上制备了(Ni, Pt)Al涂层，然后对涂层试样在1100 ℃中分别氧化300、1000和3000 h。表明不同时间氧化后涂层表面生成的氧化产物都为Al₂O₃；随着氧化时间的增长，涂层退化严重且涂层下方析出的TCP相增多。在HCl和C₆H₈O₇·H₂O的混合溶液中成功退除不同时间氧化后的(Ni, Pt)Al涂层，涂层的退除主要是沿晶界溶解，并随着Al含量的减少，溶解速率下降，而重新沉积的(Ni, Pt)Al涂层微观组织结构差异不大，长时间氧化后的试样单晶基体侧粗大TCP相析出增多。

进行了605和640 ℃，26 MPa下超临界水环境中奥氏体不锈钢氧化2000 h实验，利用电子天平测量了氧化前后的试样增重，并采用场发射电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪以及X射线光电子能谱仪对氧化膜微观形貌、元素组成以及物相类型进行了分析。实验结果表明：氧化过程中氧化膜发生了剥落；氧化初期试样表面形成了结节状富铁氧化物，随着氧化时间的增加，富铁氧化物逐渐覆盖整个试样；氧化膜为双层结构，外层富铁内层富铬。温度和氧化时间影响氧化膜物相成分。氧化膜/基体界面存在薄的富铬氧化层，该富铬氧化层的存在影响了Super304H不锈钢抗氧化性能。研究结果为准确评价Super304H不锈钢抗氧化性能提供数据支撑。

利用激光熔化沉积技术(LMD)增材制造了具有单相bcc结构的Al_0.21Co_0.17Cr_0.13Fe_0.11Ni_0.18Si_0.20 (原子分数)高熵合金(HEA)，其晶粒尺寸随着激光功率从900 W降低至700 W而逐步减小。在1100 ℃“干”空气和含10%H₂O (体积分数)的“湿”空气的恒温氧化实验表明：该HEA能稳定生长单一的Al₂O₃膜；晶粒尺寸减小导致所生长Al₂O₃膜的氧化速度降低；H₂O蒸气加快Al₂O₃膜生长速度。

基于第一性原理计算方法探讨了B添加对化合物偶MoSi₂/MoB氧化行为的影响。结果表明，初始氧化阶段MoSi₂/MoB两化合物界面处和MoB相具有较低的氧的吸附能、氧通过MoSi₂/MoB两化合物界面的扩散激活能较低，导致化合物表面更容易发生快速氧化，有利于保护性氧化膜的快速形成；当氧化过程达到稳定阶段时，化合物表面含有6%B (原子分数)的硼硅酸盐具有最低的氧扩散系数，具有更好的抗氧化性能。因而，精确控制B掺杂量是设计抗氧化的MoSi₂基化合物Mo-Si-B的有效策略。

在模拟火驱的特殊氧化环境中，研究了Cr、Si对目前常用的N80碳钢注气井油管的氧化行为的影响。结果表明：3%Cr或5%Cr (质量分数)的加入可形成由Fe₂O₃和(Fe, Cr)₃O₄组成的厚氧化膜，且氧化膜发生严重剥落；0.5%Si和5%Cr同时加入不但明显提高抗氧化性能而且氧化膜的剥落被显著遏制；9%Cr加入形成保护性Cr₂O₃膜。同时加入0.5%Si和5%Cr钢的内层氧化膜中存在CrS，而加入9%Cr则未见CrS。Cr和Si的加入可明显提高N80碳钢注气井油管的抗氧化性能。

本文使用自研的火灾环境模拟系统模拟了乙醇助燃剂的火场现场环境，研究了304不锈钢在热空气和乙醇助燃剂燃烧气氛中600~800 ℃时，表面氧化产物的变化及其氧化行为特征。通过对比分析试样在乙醇燃烧气氛和空气中的氧化动力学、氧化层的相结构、成分组成及氧化产物的形貌特征，澄清304不锈钢在火场乙醇助燃剂燃烧环境中的氧化物生长规律及热失效行为。结果表明，乙醇燃烧气氛改变了不锈钢氧化模式，使其表面无法形成连续的保护性氧化膜，发生灾难性氧化，表面氧化层是由岛状的Fe₂O₃和Fe₃O₄构成。乙醇助燃剂燃烧所形成的氧化性气氛和湍流会加速不锈钢中Cr的消耗，从而使表面发生灾难性氧化导致氧化层剥落，火场中温度的升高也能加速氧化腐蚀的进行。根据这些氧化特征有助于判断火场中是否有助燃剂成分存在。

航空发动机用TC4合金在碱洗及随后的高温水洗步骤清洗积碳后，表面出现大量水洗痕迹，从而对后续荧光分析产生严重影响。本研究以TC4合金为实验对象，通过分析TC4合金在10% (质量分数) NaOH溶液中的电化学腐蚀行为分析TC4合金碱洗出现留痕的机制。实验结果表明随碱洗温度升高，TC4合金的腐蚀速率加快。显微观察及能谱分析表明，水洗痕迹源于材料自身的钝化膜由于残留碱液浓度升高而发生腐蚀。去离子水与自来水清洗对比实验说明，随温度升高，试片均出现水洗痕迹，但采用去离子水清洗，可有效避免水洗留痕的产生。