可磨耗封嚴(yán)涂層作為飛機發(fā)動機中的關(guān)鍵技術(shù)，可在保護(hù)葉片的前提下同時提高航空發(fā)動機的整體氣密性，是提高發(fā)動機整機效率、保障其安全運行的有效手段。隨著我國海上航空大力發(fā)展，在高濕、高鹽、高熱的海洋大氣環(huán)境下，可磨耗封嚴(yán)涂層的腐蝕問題成為困擾發(fā)動機運行穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵問題，開發(fā)新一代耐常溫海洋大氣腐蝕的可磨耗封嚴(yán)涂層勢在必行。?
近期，中國科學(xué)院金屬研究所材料腐蝕與防護(hù)中心腐蝕電化學(xué)課題組在可磨耗封嚴(yán)涂層腐蝕領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)：在Al-BN封嚴(yán)涂層基礎(chǔ)上以Cu代替部分Al制備的CuAl-Ni/C封嚴(yán)涂層，兼具優(yōu)異的可磨耗性、抗沖蝕性及抗高溫氧化性（圖1）；由于涂層中CuAl中間相的存在，涂層的耐常溫腐蝕能力顯著提升（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，在常溫腐蝕的初期階段，涂層中Cu元素發(fā)生活性溶解，且溶解速度高于Al元素，這一現(xiàn)象與Al元素的活性顯著高于Cu元素的常規(guī)認(rèn)知相悖。進(jìn)一步，該團隊利用第一性原理計算和分子動力學(xué)計算等方法（圖2），在綜合分析涂層各合金相中表面Cu、Al原子活性以及Cl-在各合金相表面的吸附和擴散能力的基礎(chǔ)上，闡釋了Cu溶解速度高于Al的根本原因源于CuAl中間相的優(yōu)先腐蝕。?
該研究不僅驗證了通過合理的成分設(shè)計可以有效提高封嚴(yán)涂層的綜合使役性能，而且展示了第一性原理計算和分子動力學(xué)計算等理論計算方法在預(yù)測和闡釋合金元素的腐蝕活性方面的潛力，為腐蝕電化學(xué)理論研究提供了新途徑。相關(guān)研究成果以An abradable and anti-corrosive CuAl-Ni/C seal coating for aero-engine為題，發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。
