空心叶片（图1）是提高航空发动机涡轮前端进口温度的重要技术，但是服役时涡轮叶片内腔受到高温燃气和冷却气流的冲击，容易发生严重的氧化和腐蚀，而内腔腐蚀是限制涡轮叶片寿命的关键因素之一。在叶片内腔沉积铝化物涂层是提高其抗高温氧化能力最有效的手段，可以在保持高温合金基体原有力学性能的同时，改善其高温抗氧化和抗腐蚀性能。

空心叶片示意图

内腔铝化物涂层体系主要包括单一铝化物和改性铝化物涂层。改性铝化物包括铝硅（AlSi）、铝铬（AlCr）、钴铝（CoAl）和铂铝（PtAl）等类型。其中，加入硅（Si）、铬（Cr）、钴（Co）等元素可以有效提高涂层的抗氧化和抗热腐蚀性能；加入铂（Pt）元素，不仅可以提高涂层中形成的氧化铝（Al₂O₃）膜的结合力和涂层的自愈合能力，还能够增强铝化物涂层的组织稳定性，降低涂层与基体之间的互扩散。在所使用的改性元素中，Pt元素对铝化物涂层的改性效果最为显著。

内腔铝化物涂层一般采用粉末包埋法、料浆法和化学气相沉积技术（CVD）制备。由于空心叶片的气冷通道口径十分细小，内腔结构复杂，包埋法和料浆法都存在渗剂难以涂覆在内腔表面、反应后残余渗剂难以清理、容易堵塞气孔等缺点，这两种方法在空心叶片内腔铝化物涂层制备上受到限制。化学气相沉积相比粉末包埋法和料浆法，有以下优点：①绕镀性好。反应气体通过扩散和强制导流可到达内腔的任何部位，内腔涂层覆盖率基本可达100%。②涂层与基体的结合力强，即使在恶劣的服役环境下也不会剥落。③无堵孔的危险和涂覆后清理的问题。④适应性广。通过调整反应气体及相关工艺参数，可制备性能各异的单一或者复合涂层。因此，化学气相沉积技术特别适合于涡轮叶片内腔铝化物涂层的制备。

高温合金具有优异的综合性能和高可靠性，在未来一段时间内仍将是先进航空发动机热端部件的主流材料。内腔铝化物涂层作为先进航空发动机空心结构热端部件高温防护的重要手段，将成为发展先进发动机所必需的技术。