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随着航空航天技术的不断发展,对发动机上一些关键参数的测量也提出了更苛刻的要求。航空发动机是在高温下运行的,因此在高温条件下监测发动机运行中的状态对于确保安全性和可靠性至关重要。薄膜高温传感器凭借其体积小、响应快、干扰小等优点逐渐成为国内外的研究热点,航空发动机涡轮叶片一般由金属材料构成,若要实现薄膜温度传感器、高温应变传感器等一系列高温传感器与发动机叶片的功能结构一体化,在薄膜传感器和金属基底之间必须存在一层性能良好的绝缘层,才能使薄膜传感器在高温下正常工作,因此制备绝缘性能良好的高温绝缘层成为薄膜传感器研制过程中的一个关键环节。在高温合金基底上制备绝缘性能良好的高温绝缘层目前是国内外研究机构共同的难题,能够兼容各种独特功能材料集成制造的非硅MEMS技术为解决上述难题提供了崭新技术途径。本论文研究比较了两种制备方法,一种是NiCoCrAlY过渡层热氧化+溅射氧化铝的薄膜绝缘层制备方法,另一种是基于MEMS微结构结合力强化的等离子喷涂制备方法。针对NiCoCrAlY过渡层热氧化+溅射氧化铝制备的绝缘层容易出现的问题,如绝缘层高温下易脱落、完整性不易控制等,本论文研究中对工艺过程进行了优化,并重点研究了不同热氧化条件对氧化层微观形貌、成分的影响,分析结果发现热氧化之前试样在950℃氩气环境中热处理4h可以使Al元素扩散到表面,之后随着热氧化时间的延长,越来越多会在表面生成,但是当热氧化时间延长到一定程度时,会在氧化层中生成严重削弱高温绝缘性的NiO,并且热氧化层表面会出现越来越多的褶皱,比较测试结果发现热氧化10h的试样氧化层由高纯度组成,再溅射2μm氧化铝的情况下,高温下绝缘性相对最优,800℃时电阻为6.4kΩ。在该绝缘层表面制备了薄膜热电阻传感器,传感器可以在100—800℃范围内正常工作。但该绝缘层制备方法工艺复杂、耗时时间长,且高温下电阻不够足够大。基于MEMS微结构增强结合力的思路,我们又提出一种新型的依托等离子喷涂技术制备高温绝缘层的方法,通过在基体表面加工形成微型方柱阵列取代传统喷砂处理来增加结合力、降低热应力。运用COMSOL软件对模型进行了仿真,研究了不同尺寸微阵列结构对热应力的影响,并比较分析了新型制备方法与传统喷砂处理制备方法的优劣,仿真结果显示当表面微型方柱阵列槽宽为500μm时沿界面处高温热应力相对最小,并且小于传统喷砂处理界面处热应力,实验结果显示该方法制备的高温绝缘层在高温下具有良好的热稳定性和绝缘性,涂层厚度为300μm时,1000℃时绝缘电阻可以达到281.32kΩ,在该绝缘层表面同样制备了薄膜热电阻传感器,传感器可以在100—1000℃范围内正常工作。该制备方法比传统热氧化过渡层再溅射氧化铝所得到的绝缘层高温绝缘性能更好,且简化了工艺过程。