在热障涂层服役过程中会有热致生长氧化物层(TGO)产生，它是是涂层裂纹产生的主要源头与扩散通道, TGO 的过度生长会使TGO/粘结层和TGO/陶瓷层界面处聚集较大的残余应力,从而产生横向裂纹,这会造成涂层的脱落。在TBCs中添加一定量的自愈合剂, 通过氧化愈合裂纹可以有效阻止氧气的渗透, 抑制TGO的生长速度, 提高涂层的使用寿命。由于陶瓷材料本身的强共价键，陶瓷材料需要通过高温氧化生成氧化物来达到“愈合”效果。陶瓷的自愈合应至少满足下列一点：(1)生成的氧化物具有良好的物理性能, 能够改善并恢复基体性能; (2)生成的氧化物不具有良好的物理性能, 但氧化时具有体积膨胀效应, 从而填补裂纹及缺陷。满足上述性能要求的自愈合剂材料目前有SiC和Si3N4,它们在高温氧过程中生成的SiO2是良好的愈合材料, 但在实际应用环境中SiO2会与水蒸气反应, 生成易挥发的Si(OH)4,削弱对裂纹的填充。通过对潜在自愈合材料的筛选, Ti3AlC2可满足上述要求。Ti3AlC2属于三元层状化合物,既具有金属的性能又具有陶瓷的性能。通过研究其氧化行为分析发现Ti3AlC2块体材料在900℃等温处理会生成α-Al2O3保护层, 阻止氧气向内扩散, 保护基体免受进一步氧化。高温下氧化生成的金红石相TiO2可以进一步填补裂纹, 强化愈合效果。通过实验证明愈合机制为愈合剂Ti3AlC2中的Ti、Al以及TiC中的Ti在高温下与氧气逐步反应生成氧化物, 裂纹的愈合主要由生成TiO2颗粒时引起的体积膨胀协同Al2O3的层状生长共同完成。
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