1 研究背景与热障涂层基础体系

燃氢燃气轮机是碳中和背景下极具潜力的动力装备，燃烧环境中高活度水蒸气和氢气会对热障涂层带来严苛考验。热障涂层主要由陶瓷顶层、热生长氧化层TGO、金属粘结层三部分构成，不同制备工艺（大气等离子喷涂、电子束物理气相沉积、等离子喷涂‑物理气相沉积等）制备的涂层微观结构与性能各有优劣；传统热障涂层多用于碳氢燃料燃气轮机，难以直接适配燃氢工况，亟需梳理燃氢环境下涂层损伤机制，指导新一代涂层开发。

2 水蒸气对热障涂层各层的损伤行为及改性策略

水蒸气会分别对粘结层、陶瓷顶层以及完整涂层体系产生破坏。对于金属粘结层，水蒸气会提升氧化膜缺陷密度，促进非保护性氧化物生成，加速氧化膜剥落，合金元素、温度、氧分压、水汽含量都会影响该氧化过程；对于YSZ陶瓷层，水蒸气会诱发水热老化，发生t′‑m相变，萌生微裂纹，造成涂层减薄、隔热能力下降；在完整涂层体系中，水蒸气会加剧TGO内部裂纹形核扩展，降低涂层热循环寿命。可通过活性元素掺杂、调控制备工艺、设计双层/梯度复合涂层等方式改善抗水蒸气腐蚀能力。

3 氢气的作用机制与阻氢涂层技术现状

氢气可渗透进入金属与氧化物内部，一方面改变体系局部氧分压，改变氧化膜生长动力学，促使氧化膜内部产生孔洞、微观缺陷；另一方面会诱发氢脆效应，降低材料断裂韧性、抗疲劳性能和塑性，高温冷却过程中析出的氢会进一步威胁部件安全。现有阻氢涂层分为氢陷阱型和势垒阻隔型，包含金属、陶瓷等多种材料体系，但大部分阻氢涂层面向核聚变中低温工况；氧化铝、TiN‑TiC、SiC等陶瓷阻氢涂层，在燃氢涡轮超高温、剧烈热循环条件下，存在热膨胀不匹配、热化学稳定性不足等现实短板。

4 全文结论与未来发展方向

水蒸气与氢气的协同作用会显著加速热障涂层失效，水蒸气造成陶瓷层相变烧结、加速粘结层氧化与TGO剥落，氢气改变氧化膜结构同时带来氢脆风险，现有改性手段仍无法完全满足燃氢高温工况需求。后续研究重点要发展多功能多层涂层架构，开发高熵陶瓷、改性YSZ陶瓷顶层，优化粘结层成分与纳米结构，抑制TGO过度生长与氢扩散；深化氢与涂层相互作用的基础机理研究，推进热障涂层极端工况长效稳定性研究，同时兼顾大规模制备的工程可行性，助力燃氢燃气轮机高效、可靠运行。