過去幾十年里，全球航空屆都在著力研制新型耐高溫材料，耐高溫材料制備技術(shù)得到了很大的發(fā)展。從鍛造合金發(fā)展到常規(guī)鑄造合金，再?gòu)亩ㄏ蚰毯辖鸢l(fā)展到單晶材料，材料的使用溫度提高300 ℃左右。

金屬和合金都屬于金屬晶體，絕大多數(shù)工業(yè)用的金屬材料不只是由一個(gè)巨大的單晶（晶粒）所構(gòu)成，而是由大量單晶（晶粒）組成，即多晶體。晶粒與晶粒之間的接觸界面叫作晶界。定向凝固合金葉片消除了對(duì)空洞和裂紋敏感的橫向晶界，使全部晶界平行于應(yīng)力軸方向，從而改善了合金的使用性能。而單晶葉片是指只有一個(gè)晶粒的鑄造葉片，單晶葉片消除了全部晶界，不必加入晶界強(qiáng)化元素，使合金的初熔溫度相對(duì)升高，從而提高了合金的高溫強(qiáng)度。

一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部有精細(xì)的風(fēng)冷通道需要鑄造成形，這導(dǎo)致葉片鑄造時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)性缺陷；

所以，高溫合金的單晶體鑄造一直是全球航空屆的主要研究領(lǐng)域。

盡管高溫材料研究取得很大成就，但在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，實(shí)現(xiàn)高效率熱力過程所需的渦輪進(jìn)口溫度值仍大大超過材料強(qiáng)度容許的工作溫度，這就要求渦輪葉片要有良好的冷卻系統(tǒng)。隨著渦輪進(jìn)口溫度的上升，渦輪葉片的冷卻技術(shù)也得到不斷發(fā)展。最早的典型冷卻方式有對(duì)流冷卻、沖擊冷卻、氣膜冷卻等。

選擇高溫強(qiáng)度足夠高的合金作為基體提供部件所需的力學(xué)性能，表面施加防護(hù)涂層提供抗高溫氧化和耐熱腐蝕能力成為第三條承溫能力“修煉”之路。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域先后經(jīng)歷了第一代鋁化物涂層、第二代改性鋁化物涂層、第三代MCrAlY包覆涂層與第四代熱障涂層等。作為第四代防護(hù)涂層的代表，熱障涂層是目前防護(hù)性能最佳、應(yīng)用前景最好的表面防護(hù)涂層之一。熱障涂層是一層陶瓷涂層，它沉積在耐高溫金屬或超合金的表面，對(duì)于基底材料起到隔熱作用，降低基底溫度，使得用其制成的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片能在高溫下運(yùn)行，并且可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。

隨著航空、航天燃?xì)廨啓C(jī)向高流量比、高推重比、高進(jìn)口溫度等方向發(fā)展，燃燒室中的燃燒溫度和壓力正不斷提高，開發(fā)能在更高溫度下穩(wěn)定服役的熱障涂層材料，正是目前熱障涂層材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。