З безперервним розвитком технологій авіаційних двигунів робоча температура турбінних лопаток продовжує зростати, а робоче середовище стає складнішим і суворішим. Покладаючись тільки на підкладку з суперсплаву та технологію охолодження лопатей, більше не можна задовольнити потреби робочого середовища турбінних лопатей.
У 1950-х роках лопаті турбіни були покриті алюмінізованим покриттям, яке може ефективно підвищити стійкість лопатей до окислення та корозії.
У 1970-х роках були розроблені модифіковані алюмінідні покриття та покриття з нікель-кобальт-хром-алюміній-ітрієвим покриттям, які ще більше підвищили стійкість до окислення та корозії лопаток турбін.
У 1980-х роках теплозахисні покриття з теплоізоляцією та стійкістю до окислення зазвичай наносилися на поверхню лопаток турбін.
Починаючи з 21-го століття, рідкоземельні покриття для турбінних лопаток, стійкі до високих температур, є одним із напрямків досліджень у галузі техніки авіаційних двигунів.
Існує три основних типи покриттів для лопаток турбіни авіаційних двигунів: одношарове алюмінізоване або модифіковане алюмінідне покриття, одношарове нікель-кобальт-хром-алюмінієво-ітрієве покриття та двошарове термозахисне покриття. ① Одношарове алюминированное або модифіковане алюмінідне покриття можна одержати шляхом порошкового алюминирования, хімічного осадження з парової фази та інших процесів. ② Моношарове нікель-кобальт-хром-алюмінієво-ітрієве покриття можна отримати шляхом плазмового напилення, фізичного осадження з парової фази та інших процесів. Алюмінієвий елемент у покритті реагує з киснем у зовнішньому середовищі, утворюючи безперервний щільний шар оксиду алюмінію на поверхні покриття, запобігаючи поширенню кисневого елемента всередину покриття та матриці, таким чином відіграючи роль окислення і стійкість до корозії. ③ Двошарове структурне теплозахисне покриття в основному складається з металевої матриці, зв’язуючого шару, термічного оксидного шару та керамічного шару, а його основний структурний склад показано на малюнку 2. Сполучний шар може бути виготовлений шляхом плазмового напилення, вакуумно-дугового покриття та іншими процесами, і теплоізоляційне покриття може бути отримано шляхом плазмового напилення, електронного фізичного осадження з парової фази та інших процесів. Адгезивний шар виконує дві функції: одна полягає в покращенні здатності до окислення та стійкості до корозії; З іншого боку, напруга термічної деформації між шаром кераміки та матрицею суперсплаву координується. Керамічний шар має низьку теплопровідність, що може запобігти теплопровідності від високотемпературного газу до металевої матриці та знизити температуру поверхні металевої матриці. Двошарове теплозахисне покриття, отримане за допомогою процесу фізичного осадження з парової фази електронним променем, має переваги високої міцності зв’язку та гарної обробки поверхні, що широко використовується в сучасних турбінних лопатках авіаційних двигунів.
Основні технічні показники покриття лопатей турбін авіаційних двигунів включають стійкість до окислення, теплопровідність і стійкість до термічного удару. Види пошкодження покриття в основному включають зморшки, розтріскування, підняття шкіри та осипання. Термін служби покриття, як правило, менший, ніж термін служби лопатки турбіни. Після використання покриття протягом певного періоду часу його можна відремонтувати шляхом зняття та повторного нанесення покриття.
Технологія нанесення покриття на лопаті турбіни авіаційного двигуна стала однією з ключових технологій передових авіаційних двигунів і розвивається в напрямку збільшення терміну служби, кращої теплоізоляції, кращої стійкості до окислення та корозії та підвищення надійності. Нові покриття, такі як рідкоземельний цирконат або алюмінат, мають вищу термостійкість, що є центром досліджень у галузі покриття лопаток турбін. Технічні дослідження, такі як розробка композиції покриття, розробка багатошарової структури та розробка сполучного шару, повинні бути проведені для покращення термостійкості покриття. Дослідження технології підготовки покриття, наприклад новий процес підготовки плазми - фізичне осадження з парової фази, або поєднання традиційного процесу, такого як електронне фізичне осадження з парової фази + плазмове напилення, проводяться для зменшення захисного ефекту покриття лопатей турбіни та покращення довговічність, теплоізоляційні показники та надійність покриття
