高温防护涂层技术与装备工程研究中心2025年开放课题申请指南

高温防护涂层技术与装备工程研究中心依托北京金轮坤天特种机械有限公司，于 2022 年 8 月获中国机械工业联合会批准筹建。中心瞄准航空发动机、空天动力、高超声速装备、燃气轮机和柴油动力等热端部件对高性能高温防护涂层的迫切需求，专注于高温防护涂层材料、高性能热防护涂层系统装备、高温涂层结构优化设计及制备技术、涂层的质量评估及无损检测技术四大研究方向，致力于解决高端动力装备高温防护涂层领域的关键技术难题，促进专家学者交流合作，培养高层次科技人才，推动相关领域技术创新与产业发展。

依据《机械工业高温防护涂层技术与装备工程研究中心开放课题管理办法》，2025 年度拟资助重点课题 2 项，每项 15 万元；一般课题 5 项，每项 10 万元，原则上对工程中心依托单位内部和社会开放，社会开放比例不低于 50%。具体课题指南如下：

（1）柴油发动机低热容高隔热涂层高熵陶瓷材料（重点）

针对现应用的热障涂层材料热容和隔热能力不能满足低排放、高热效率先进柴油发动机活塞等铝合金和钢基体关键热部件高热响应和隔热性能需求等问题，开展陶瓷材料组元、结构等对其比热容、热导率和高温稳定性等热物理性能影响，掌握低热容高隔热高熵陶瓷层材料设计关键技术，掌握柴油动力关键热部件用低体积热容高熵陶瓷材料成分设计方法，揭示高熵陶瓷材料单向固溶体形成条件，形成适用于柴油发动机热部件热喷涂涂层用先进陶瓷层材料技术基础。优先支持低密度、低热导、低体积热容钛酸盐及磷酸盐的研究。

技术指标：

1. 涂层在室温～800℃热导率＜0.8W/mK；

2. 涂层在室温至1000℃体积比热容＜1000kJ/m3·K；

成果形式：研究报告1份，SCI论文1篇。

研究周期：18个月

（2）高熵钙钛矿结构陶瓷材料设计及验证

针对高熵钙钛矿结构陶瓷材料中高熵化设计机制尚不明晰的问题，结合模拟仿真技术及实验研究，开展钙钛矿陶瓷材料A位或B位元素高熵化及其对材料热物理性能影响研究，提出钙钛矿结构陶瓷材料高熵化中元素选择及适配规律，阐明钙钛矿结构陶瓷材料高熵化元素选择依据、合成方法及高温下相稳定机制，为适用于超高温环境中的耐高温、低热导兼顾CMAS防护或热辐射抑制超高温热障涂层材料的制备提供理论依据。

技术指标：

1. 热导率：1000℃下涂层材料热导率＜1.30W/m·k，相比高熵化前热导率降低20%。

2. 相稳定性：1500℃下，50h无相变；

3. 杨氏模量＜170GPa

成果形式：研究报告1份，公开发表论文1篇。

研究周期：12个月

（1）基于点云的复杂弯扭多联体叶片高精度轨迹规划技术

针对在复杂部件表面高均匀性热喷涂防护涂层的快速、高精度加工需求，基于复杂弯扭多联体叶片三维模型，结合热喷涂（HVOF、APS）涂层基本喷涂策略及边界条件，开展三维实体模型的点云提取、降噪、关键特征点收敛、高精度轨迹规划等研究，建立基于三维模型和点云的高均匀性热障涂层轨迹构建方法。

技术指标：基于多维度曲率的高精度轨迹规划方法，非遮蔽区涂层厚度均匀性偏差从±50 μm降低至±30 μm。

研究成果：

基于三维实体模型的高精度、高均匀性喷涂轨迹规划方法。

研究周期：12个月。

中心提供资源：叶片模型及喷涂边界条件。

（2）抑制高温热辐射的PS-PVD多层多界面涂层结构优化设计方法

针对服役温度1300 ℃以上，超高温陶瓷涂层热辐射增强对陶瓷涂层隔热性能以及服役可靠性的影响，针对8YSZ、典型超高温涂层材料，探究材料折射率、发射率、层厚比等因素对多层、多界面热辐射抑制涂层的结构设计方法，提高涂层界面反射、多层散射、环境逸散的热辐射防护能力，降低超高温热防护涂层的环境燃气热辐射影响，提高多层多界面涂层的隔热效果，提出基于材料特性交替多层热辐射抑制设计的初步方法。

技术指标：同等厚度下相对YSZ/改性GZO双层结构涂层隔热温度提高30℃以上（1100 ℃，高温炉法）

研究周期：12个月

研究成果：研究报告

中心提供条件：隔热测试及PS-PVD涂层制备条件。

（3）复杂气-固-液耦合流场下双联体导向叶片高厚度均匀性沉积仿真研究（重点）

针对PS-PVD射流中等离子体场及蒸发物质的耦合流程复杂压力、流速、动量以及其分布特征，结合双联体导向叶片复杂型面及导流特征，系统开展不同遮蔽、导流、基板温度下沉积行为流场仿真研究，揭示相关因素对叶片型面不同位置蒸发物质气相浓度、流速及沉积速率的影响规律，指导叶身、缘板、吼道、叶身-缘板夹角等部位涂层厚度、微结构均匀性提升。

研究周期：18个月

研究成果：研究报告、中期报告，公开发表论文1篇。

中心提供条件：模拟仿真需要的等离子发生器三维模型或关键尺寸、基于光谱特征和图像法分离的射流流场部分特征分布图、叶片三维模型、PS-PVD验证实验条件

（4）单晶合金表面 PtAl 粘结层去除及返涂技术探索

针对单晶高温合金表面PtAl粘结层去除及修复，开展化学法或物理法去除工艺对不同状态的PtAl粘结层损伤、去除速率等影响研究，开展粘结层去除量对粘结层再制备后粘结层成分和结构影响研究，调研、探索并提出涡轮叶片表面PtAl粘结层去除及控制方法研究，形成单晶合金表面PtAl粘结层高精度去除（全部或表层）及功能恢复返涂控制关键技术，形成相关工艺方案并验证可行性。

技术指标：

1. 沉积态PtAl粘结层修复后基体无连续胞状再结晶及TCP相（完全去除返涂后）；

2. 修复后PtAl粘结层成分和结构符合单一β相及成分控制要求范围。

研究成果：研究报告、测试报告

研究周期：12个月

中心提供条件：涂敷PtAl涂层试片、单晶合金牌号要求等必要条件

（5）先进单晶合金表面复合粘结层结构设计技术

针对目前应用较广的二代单晶合金或三代典型单晶合金，开展低成本γ/γ’阻扩散层和低β含量MCrAlY-X、NiPtAl粘结层复合涂层结构设计技术研究，开展基于相平衡、元素浓度和扩散行为的设计计算及仿真，提出优化设计成分及结构，并开展基础性的实验验证，形成结构优化设计方案。

技术指标：1100°C循环氧化寿命不低于500h

研究成果：研究报告、测试报告

研究周期：12个月

中心提供条件：试片涂层制备及高温循环氧化测试。

1. 工程中心严格按照《机械工业高温防护涂层技术与装备工程研究中心开放课题管理办法》管理开放课题，申请人在课题申请与执行过程中须遵循相关规定。

2. 为强化合作交流成效，资助课题所产生的论文、成果和专利归工程中心与研究者所在单位共同所有，成果完成人署名单位应涵盖工程中心。论文、专著、专利、软件、研究报告、获奖及成果等均以中心名义署名，英文署名为 “Machinery Industry of Engineering Research Center of High Temperature Protective Coatings Technology and Equipment”，并标注 “机械工业高温防护涂层技术与装备工程研究中心开放课题资助（课题编号）”（英文：Supported by Open Machinery Industry of Engineering Research Center of High Temperature Protective Coatings Technology and Equipment）。论文以机械工业高温防护涂层技术与装备工程研究中心为第一完成单位，专利的第一专利权人为北京金轮坤天特种机械有限公司。

3. 开放课题在立项、申请、评审、执行与管理中涉及国家科技保密、知识产权及科技档案管理等问题，依照工程中心有关规定执行。

4. 本工程中心拥有具体解释权。

1. 申报流程：申请人需编制课题申请书，按规定格式填写《开放课题项目申请简表》和《开放课题项目申请书》纸质版申请材料（一式 2 份）及电子版文档 1 份，经签字、所在单位审核盖章后，于 2025 年 1 月 20 日前邮寄至工程中心办公室，同时将电子版申请材料发送至工程中心办公室邮箱。

2. 联系方式

联系人：高艳雯

电话：13501157945

电子邮箱：81163956@qq.com

通讯地址：北京市通州区张家湾广源西街 11 号金轮坤天