2025年5月，中国机械工程学会表面工程分会发布“2025中国表面科技十大进展”，广东省科学院新材料研究所刘敏教授团队主导的“先进燃气涡轮发动机等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）高温防护涂层创新研究和突破应用”项目成功入选。
航空发动机和燃气轮机（统称燃气涡轮发动机）是涉及国民经济和国防安全的战略性高端装备，被誉为制造工业“皇冠上的明珠”。航空发动机和燃气轮机的关重热端部件服役面临高温、冲刷、热冲击、氧化和腐蚀等恶劣工况，需要高温防护涂层提升其服役温度、延长其服役寿命。随着航空发动机和燃气轮机性能提升，传统工艺制备的热障涂层已逐渐无法满足要求，需要发展新一代高温防护涂层制备技术。等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）技术突破传统工艺局限，创新融合热喷涂的高效沉积与物理气相沉积的精细调控能力，满足新一代燃气涡轮发动机热端部件高温防护涂层制备要求。
广东省科学院新材料研究所热喷涂团队2005年率先在国内倡导PS-PVD技术，此后历经近20年，先后承担国家973、重点研发计划、省重点领域研发计划等国家级和省部级项目超15项，建成了目前世界上体积最大、功能最齐全的PS-PVD气液固多相沉积平台；发展了PS-PVD气液固多相沉积理论，填补了国内PS-PVD基础理论的空白；建立了较为成熟的PS-PVD技术体系，涂层性能达到国际领先；打破国外垄断，推动国产装备从技术验证迈入批产应用；国际上率先实现PS-PVD热障涂层商业化应用，引领国内PS-PVD高温防护涂层技术发展，推动了国际PS-PVD技术进步。突破了三大核心技术，具体如下。
一、理论创新与技能突破
团队创新提出PS-PVD均匀与非均匀形核理论，率先建立“基元+序构”PS-PVD气液固生长模型，攻克高应变容限羽-柱状热障涂层制备技术，实现高性能涂层结构精准调控；首创镀铝表面改性技术，所研发热障涂层抗热冲击、结合强度及抗CMAS腐蚀等性能达国际领先水平。
二、装备与材料自主化
团队与Metco公司联合设计了国际上首台大型卧式工程型PS-PVD装备。通过创新结构设计大幅提升了技术实用性与涂层生产效率，该装备结构现已成为全球主流设计范式。团队承担了国内首个PS-PVD装备自主可控的工信部重大专项，完成了新一代工程型设备设计与制造。开发了具有自主知识产权的PS-PVD高温防护涂层粉末体系，涉及3大类超过10余种粉末。
三、工程化应用与标准引领
本团队发展了PS-PVD复杂型面非视线均匀沉积技术，突破燃气涡轮发动机热端部件高均匀涂层制备瓶颈，相关热障涂层已应用于多型航空发动机及地面燃机，累计交付15大类、超千件涂层部件；获授权发明专利35项，牵头制定行业标准9项，为国家核心装备自主化提供技术保障。
二十年的发展，广东省科学院新材料研究所热喷涂团队在不断发展壮大，同时推动PS-PVD技术应用领域向航天、航空、新能源等高端装备领域扩展，为国家经济和国家安全提供更强支撑
供稿：热喷涂研究中心
