在航空发动机设计验证过程中,热端部件(例如涡轮叶片)的表面温度及温度分布对部件机械强度和使用寿命影响至关重要,如何在发动机工作的恶劣环境中实现对其实时、精确测量成为急需解决的技术难题。相比传统方法的局限性,薄膜热电偶克服了干扰流场、会破坏机械结构等缺点。通过薄膜沉积技术将薄膜热电偶直接制备于被测件表面,与其一体化集成,因此具有结构尺寸小、对测试环境基本无影响、响应速度快、热容量小等优点,在表面温度测量方面具有明显的优势。由PtRh和Pt材料组成的S型薄膜热电偶测温范围广,热电性能稳定,是目前最具应用前景的测温器件之一。本文在前期工作的基础上,对Pt Rh和Pt薄膜以及S型薄膜热电偶的制备及性能展开深入研究:首先,采用磁控溅射方法在氧化铝陶瓷基片上沉积了PtRh和Pt薄膜,系统研究了基片温度、薄膜厚度、退火处理等对PtRh和Pt薄膜表面形貌、电学性能、晶体结构的影响。结果显示,随着基片温度的升高,PtRh和Pt薄膜结构趋于致密,且在基片温度为400℃时电阻率分别降至3.34×10-5Ω·cm和1.89×10-5Ω·cm。随着薄膜厚度的增加两种薄膜均保持较为稳定的电学性能。经过退火处理的Pt Rh和Pt薄膜致密性进一步提高,且在退火温度高于800℃、退火时间大于60 min条件下电阻率保持为稳定值。PtRh薄膜在大气环境900℃时表面存在一定的铑元素氧化现象,高于1000℃后有所回复。其次,在氧化铝陶瓷基片上制备了S型薄膜热电偶,通过静态标定研究了基片温度、薄膜厚度、退火处理等制备工艺条件对S型薄膜热电偶热电性能的影响。结果显示,基片温度为400℃时S型薄膜热电偶塞贝克系数中的散射系数得到明显下降,对应输出热电势在1000℃时相比室温提高了6.78%。薄膜厚度的增加能够有效改善S型薄膜热电偶输出热电势的稳定性,且塞贝克系数基本保持不变;真空800℃退火处理进一步减小了散射系数,输出热电势在1000℃时相比未退火提高了9.08%。在基片温度为400℃条件,薄膜厚度为1μm,并经过真空800℃退火处理60 min得到的S型薄膜热电偶,在300℃至1000℃范围内平均塞贝克系数达到12.10μV/℃,灵敏度K值整体大于0.9,最大温度梯度时的相对误差为-1.85%。最后,分别在镍基高温合金上和涡轮叶片上制备了S型薄膜热电偶,器件结构由下至上分别为Ni Cr Al Y合金过渡层、热生长Al2O3层、Al2O3绝缘层和功能层。结果显示,在300℃至1000℃范围镍基高温合金上的S型薄膜热电偶输出热电势具有良好的线性度和重复性,由于与基片热交换率的提高略小于陶瓷基底,平均塞贝克系数为10.16μV/℃,灵敏度K值整体稳定于0.84至0.90,最大温度梯度时的相对误差为-0.52%。涡轮叶片表面的S型薄膜热电偶经过静态标定和冷效试验考核,仍能够保持热电偶结构完整,并且表现出较好的器件性能。