高温合金上AlON/Al2 O3复合绝缘层的制备及绝缘性能研究

林泽伦,马亚平,谷士鹏,王 巍,赵晓辉

(1.电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川 成都 611731;2.中国飞行试验研究院,陕西 西安 710089)

随着航空工业的快速发展,新一代航空飞行器的推重比不断提升,航空发动机的性能要求也在不断提高。航空发动机核心部件的关键材料主要为镍基高温合金,在服役的先进发动机中,镍基高温合金占了发动机总重量的55%～65%。由于高温合金材料高温性能的迅速发展和涡轮叶片采用的涂层技术的成熟,使涡轮进口极限温度达到了1500℃[1]。因此,在设计和验证发动机时,对于燃烧室的工作效率、热障涂层的冷却效果、热端部件尤其是涡轮叶片的表面温度分布等信息需要实时且准确地测试[2],但航空发动机内部的空间非常狭小,工作环境十分极端,对于涡轮叶片的温度测量十分困难。早期传统的方法是将热电偶丝固定或埋入被测量的热端部件上,但是热电偶丝埋入式会破坏热端部件原有的固定结构,高温、高流速的气流也会冲刷热电偶丝,这对测量温度的准确性影响很大[3]。新的薄膜热电偶技术是采用真空镀膜工艺将热电敏感薄膜直接沉积在热端部件上,具有体积小、响应速度快等优点,并避免了干扰气流分布、破坏结构等问题[4]。

目前大部分的薄膜热电偶结构是由多层膜组成,如图1所示。其中位于金属基底与敏感功能层之间的绝缘层有着 “承上启下”的作用,不仅需要保证薄膜热电偶在气流的冲刷下不会脱落,而且其高温绝缘性也直接影响到薄膜传感器性能的稳定性和可靠性,进而影响到对航空发动机热端部件工作参数测试的准确性[5-8]。……