康考迪亚大学开发出自修复涂层 有望提高燃气轮机的可靠性和使用寿命

盖世汽车讯 燃气涡轮发动机，例如为客机提供动力的发动机，在日常使用中需要在极端条件下运行。这些发动机的温度经常超过800摄氏度，这对其长期耐久性和效率构成了挑战。

图片来源：康考迪亚大学

据外媒报道，康考迪亚大学（Concordia University）化学与材料工程系的博士后研究员Andre Mayer在Pantcho Stoyanov的指导下，通过康考迪亚大学热喷涂与表面工程研究中心开展研究，探索了一种新型涂层，该涂层有助于提高发动机在高温下的性能。相关研究论文发表在期刊《通讯材料》（Communications Materials）上。据悉Fadhel Ettouil也为这项研究提供了支持，他为研究中心提供了专用设备的技术支持。

正如Mayer解释的那样，他最初研究的是发动机部件上氧化物（例如铁锈）的形成过程——这一过程通常被认为是有害的。

“但实际上，当部件在高温等极端条件下运行时，这些氧化物发挥着重要作用，”他说道。“它们会形成一层保护层，防止金属表面在运行过程中相互粘连。”

他引用了美国宇航局伽利略号任务的一个着名例子：由于缺乏氧化物，机械部件在严酷的太空环境中粘连在一起。

在研究燃气轮机发动机表面氧化物的形成过程时，研究团队致力于以更可控的方式模拟某些有益氧化物的形成。

“我们开发了一种由钴和铬氧化物制成的涂层，其化学成分与天然存在的氧化层（称为釉层）相似。这些保护层通常只在非常特定的运行条件下，在某些发动机部件上形成。通过从一开始就涂覆具有类似化学成分的涂层，即使在不满足这些条件的情况下，我们也能提供类似的保护，”Mayer解释道。“虽然我们的新型涂层只有头发丝那么细，但它们可以彻底改变表面性能。”

这种新型涂层不仅能改善发动机模拟工况下的磨损和摩擦性能，还能自我修复因金属在高温下膨胀而产生的裂纹。研究团队发现，涂层在使用后冷却过程中，裂纹会自行愈合并消失，从而保持涂层的完整性。

Mayer表示，这项创新有望延长发动机的使用寿命，并减少所需的维护次数。此外，该涂层的成分还能解决常用发动机材料面临的其他挑战，例如成本上涨和供应问题。

这项技术目前正在申请专利，研究团队正在探索将这项发现应用于包括航空以外领域在内的未来应用的可能性。

“我们对这项工作的更广泛潜力感到兴奋，”Stoyanov说道。“虽然它的灵感来源于航空航天发动机面临的挑战，但同样的概念可以应用于许多工程领域，尤其是在那些部件需要在极端条件下运行的领域。”

康考迪亚大学热喷涂与表面工程研究中心的研究人员致力于开发此类新型涂层技术，以满足行业对更高耐磨性和耐久性的需求。该中心由Stoyanov和加拿大热喷涂与表面工程研究主席Christian Moreau共同领导。

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