高温防护涂层是提升航空发动机叶片服役温度和寿命的关键保障。其防护原理为涂层表面高温下形成致密氧化膜阻挡氧的扩散和侵蚀。可见，氧化膜的性质是决定高温防护涂层使用寿命的关键因素。Al₂O₃膜具有致密、热生长速度慢以及热稳定性高等特点，是典型的保护性氧化膜。从一代简单铝化物涂层，二代改性铝化物涂层，三代MCrAlY涂层，到如今最先进的四代热障涂层，形成的保护性氧化膜均为Al₂O₃膜。
        众所周知，Al₂O₃存在α，γ或θ等多种晶体结构，只有α-Al₂O₃是热力学中最稳定的结构相。受热力学条件限制，在1100℃以下，高温防护涂层氧化初期生成的往往是亚稳θ-Al₂O₃膜。而亚稳θ-Al₂O₃生长速率不仅比稳态α-Al₂O₃快两个数量级，导致氧化膜快速增厚，而且在后续向α-Al₂O₃转变时伴随体积收缩，极易引发氧化膜开裂剥落。整个氧化过程中，涂层表面不断经历θ-Al₂O₃ “生成-增厚-相变-剥落”的恶性循环，持续消耗涂层中的Al等有益元素。因此，如何促进氧化初期直接快速形成稳态的α- Al₂O₃氧化膜，阻断上述有害循环，是进一步提升高温防护涂层寿命的关键。
        受粉体烧结工艺中添加AlF₃降低α-Al₂O₃形成温度的启发，本研究提出一种高温防护涂层氟化改性新方法：利用AlF₃分解产生的活性含氟气氛诱导α-Al₂O₃膜快速形成。研究表明，未处理涂层表面在氧化初期主要生成针状的θ-Al₂O₃，而氟化涂层在氧化初期直接生成颗粒状的α-Al₂O₃。相比未处理涂层，氟化涂层的氧化增重速率降低一半以上，热稳定性高、粘附性好的α-Al₂O₃氧化膜显著提高了涂层的长期使用寿命。结合微观表征与第一性原理计算，初步揭示了氟化诱导α-Al₂O₃形核生长的作用机制。
 

α-Al2O3膜；高温防护涂层；氟化处理；形成机制