苛刻环境服役涂层相图、相变与材料研发实践

摘要

面向海洋、航空、核能等重大工程中涂层的表面损伤与防护研究,精确的相图与相变信息是高效研发高性能可靠涂层材料的关键.但是,涂层制备一般是非平衡的成相过程,涂层在苛刻环境中服役处于动态相变过程,因此,基于热力学平衡的传统相图计算CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)方法不再适用于涂层材料设计.概述了涂层相图、相变研究及其应用于涂层材料设计的研究进展,重点评述了耦合CALPHAD、第一性原理计算和高通量实验方法的关键作用;从材料制备、动态服役和数据库指导材料开发3个方面出发,以典型的纯元素、二元、三元和多元材料体系为实例,介绍了亚稳相图模型、相变模拟与相图数据库在涂层材料研发中的应用;最后,提出了苛刻环境服役涂层相图、相变与材料设计目前面临的问题和挑战.