一种高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层及其制造方法与流程

本发明属于薄膜传感器技术领域，特别是关于航空发动机热端部件表面状态参数测试用薄膜传感器的高温防护技术，此薄膜传感器可用于涡轮发动机燃烧室内壁和燃气、涡轮叶片表面等热端部件的温度、应变等状态参数的准确测试，为发动机设计、验证、优化提供了技术支撑。

背景技术：

航空发动机被誉为航空飞行器的心脏。现代航空发动机工作时，由于涡轮叶片及燃烧室处于高温、高压等恶劣环境中，涡轮叶片及燃烧室表面温度急剧升高、同时产生较大的热应变，而涡轮叶片及燃烧室表面的温度分布及应变对涡轮发动机的性能与寿命的影响极大，并且涡轮叶片表面存在的局部热点会对涡轮叶片的结构强度产生严重危害。因此，在现代航空发动机设计和试验研究中，准确测量工作状态下涡轮叶片和燃烧室表面的温度及应变等性能参数对发动机的设计至关重要。随着航空发动机不断向高马赫、高推重比、高可靠性的方向发展，其热端部件温度不断提高，所处的环境越来越恶劣。

传统测量方法是在叶片表面开槽，将片状、丝状传感器贴装或埋入叶片表面，存在破坏叶片力学性能、干扰流场分布、测不准、布点少等缺点，无法满足航空发动机等高温精密结构部件的温度、应力、应变等性能参数测量发展要求。薄膜传感器是采用薄膜技术，将敏感材料直接沉积在叶片表面，通过图形化工艺制造具有多层膜结构薄膜传感器，具有尺寸小(厚度为μm量级)、质量轻、热容小、响应速度快、对待测部件与环境影响较小等优点，成为目前航空发动机燃烧室、涡轮叶片等高温部件性能参数测量技术的发展方向。目前，航空发动机传感器，在温度测量技术方面，热电偶材料体系主要有中、低温NiCr/NiSi系K型热电偶，高温PtRh/Pt系S型、R型热电偶；而在1400℃以上超高温条件下，主要材料体系为WRe系热电偶；在应变测试技术方面，常采用NiCr、PdCr合金及TaN氮化物等材料制作应变计。这些敏感功能材料对氧都十分敏感，在高温、高压的富氧化环境中，均容易被氧气氧化，导致性能不断衰退甚至失效。因此，如何实现航空发动机薄膜传感器在高温高压的恶劣环境下具有较长的使用寿命，一直是国内外学者所关注和研究的重点，而开发新型耐高温、抗氧化保护层则成为解决问题的关键。

常用的高温抗氧化保护层材料Al₂O₃，它具有高熔点、抗氧化、热稳定性好和低氧扩散系数等特性；采用蒸发或溅射方法在敏感功能层生长一层Al₂O₃薄膜作为抗氧化保护层是常用方法。但是这种方法存在以下不足：首先，Al₂O₃保护层在一定程度上能隔离外部环境中的氧向薄膜内部扩散，大幅减小敏感功能层的氧化速率，但在Al₂O₃薄膜中不可避免地存在晶体缺陷，在高温环境下Al₂O₃保护层或外界环境中氧可通过这些缺陷缓慢地向敏感功能层扩散，导致功能层在高温下渐渐被氧化，从而影响薄膜传感器的性能；其次，由于薄膜传感器工作环境恶劣，Al₂O₃保护层的化学稳定性不足以长时间抵抗航空发动机高温燃气的腐蚀性环境；此外，在薄膜制备过程或者在航空发动机恶劣的热震工作环境条件下，Al₂O₃保护层可能由于应力作用而诱发产生微裂纹，裂纹成为氧气扩散通道，使得保护层抗氧化性能的分散系数很大，可靠性降低，进而导致器件失效。显然单一Al₂O₃抗氧化保护层无法满足高温薄膜传感器的抗氧化的发展需求。在公开号为CN102212823A的专利文献中公开了《在合金基板上设置薄膜传感器的方法》，该发明专利在薄膜传感器敏感功能层上沉积氧化铝薄膜作为保护层，在高温工作条件下，Al₂O₃保护层中氧原子向敏感功能层扩散，敏感功能层也会逐渐被氧化而失效，使用寿命较短。在公开号为CN105675160A的专利文献中公开了《含高温保护薄膜组的钨铼薄膜热电偶传感器及制备方法》，该发明专利在钨铼薄膜热电偶功能层上依次沉积有氧化铝薄膜和非晶碳化硅薄膜双保护层，增强抗氧化和耐腐蚀的性能，能在高温下(1000～1700K)长时间测量温度信号。但是该高温保护薄膜组仍存在不足：在1400℃以上的高温条件下，碳化硅电阻率已经很小而具有导电性，此时，氧化铝薄膜层高温电阻特性已无法满足绝缘要求，会干扰薄膜传感器电信号的测量；此外，在高温下，氧化铝薄膜保护层中氧原子向敏感功能层扩散现象更加严重，使得其应用温度范围受到限制，无法满足更高温度条件下抗氧化保护需求。

技术实现要素：

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层及其制造方法，可满足在1000～1700℃高温条件下航空发动机高温薄膜传感器的抗氧化防护需求，有效提高了薄膜传感器在高温高压恶劣环境下的稳定性、可靠性和寿命。

本发明采用以下技术方案予以实现上述目的：

一种高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层，自下而上依次为BN绝缘层、ZrB₂基复合陶瓷层、Al₂O₃覆盖层，其中，BN绝缘层、ZrB₂基复合陶瓷层和Al₂O₃覆盖层采用蒸发或溅射等方法依次沉积于薄膜传感器敏感功能层上。

进一步地，所述BN绝缘层的厚度为10～20μm，ZrB₂基复合陶瓷层的厚度为20～50μm，Al₂O₃覆盖层的厚度为2～5μm。

进一步地，所述ZrB₂基复合陶瓷层为Zr-B-Si-C薄膜；采用溅射法制备。

进一步地，所述ZrB₂基复合陶瓷层制备时，采用的靶材为SiC镶嵌的ZrB₂复合靶材，靶材中ZrB₂的质量百分数为82wt％～88wt％，SiC的质量百分数为12wt％～18wt％。

进一步地，所述ZrB₂基复合陶瓷层制备时，采用的靶材为对称交替贴有硅片和锆片的B₄C靶材，其中，B₄C、Si和Zr在溅射区域的面积比为10:(2～3):(7～8)。

一种高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在薄膜传感器的敏感功能层上，以纯度不低于99.99wt％的BN为靶材，采用射频磁控溅射的方法溅射BN绝缘层；其中，背底真空度为10^-3Pa以下，工作气压为0.2～1.2Pa，溅射功率为100～300W，溅射气体为N₂和Ar的混合气体，衬底温度为100～300℃，衬底偏压为100V～200V，制备BN绝缘层的厚度为10～20μm；

步骤2：在步骤1沉积的BN绝缘层上，采用射频磁控溅射方法沉积Zr-B-Si-C薄膜；其中，背底真空度为10^-3Pa以下，工作气压为0.4～1.2Pa，溅射气体为Ar，Ar流量为10～25sccm，溅射功率为200～500W，衬底温度为300～500℃，衬底偏压为100～150V，制备的Zr-B-Si-C薄膜的厚度为20～50μm；采用的靶材为SiC镶嵌的ZrB₂复合靶材，靶材中ZrB₂的质量百分数为82wt％～88wt％，SiC的质量百分数为12wt％～18wt％，或者采用对称交替贴有硅片和锆片的B₄C靶材，B₄C、Si和Zr在溅射区域的面积比为10:(2～3):(7～8)；

步骤3：在步骤2沉积的Zr-B-Si-C薄膜上，以纯度不低于99.99wt％的高纯Al靶为靶材，采用反应溅射的方法，在基板温度为600～800℃、真空度为10^-3Pa以下的条件下向真空室内通入O₂和Ar的混合溅射气体至气压为0.4～1.2Pa，O₂和Ar的流量比为1:9～2:8，制备得到覆盖Zr-B-Si-C薄膜的Al₂O₃层(在此过程中，在Zr-B-Si-C薄膜的表层会被氧化，形成由表及里较薄的ZrO₂梯度过渡的预氧化层)；然后将其放置于真空退火炉中，在10^-3Pa以下的真空环境中进行退火处理，退火温度为1000～1200℃，退火保温时间为2～5h，即可在Zr-B-Si-C薄膜上形成厚度为2～5μm的Al₂O₃覆盖层；从而得到薄膜传感器。

一种基于上述抗氧化复合防护层的高温薄膜传感器，自下而上依次为合金基板、NiCrAlY合金过渡层、热生长Al₂O₃层、Al₂O₃绝缘层、敏感功能层、BN绝缘层、ZrB₂基复合陶瓷层和Al₂O₃覆盖层，其中，BN绝缘层、ZrB₂基复合陶瓷层和Al₂O₃覆盖层采用蒸发或溅射等方法依次沉积于薄膜传感器敏感功能层上。

进一步地，所述Al₂O₃绝缘层和敏感功能层之间还可以设置一层BN绝缘层。

一种基于上述抗氧化复合防护层的高温薄膜传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、Ni基合金基板的表面处理：首先对Ni基合金基板表面进行抛光处理，然后采用工业去油剂、丙酮、酒精和去离子水先后对合金基板的表面进行超声清洗，再用氮气枪吹干，烘干残留水分，镀膜前采用等离子体清洗基板；

步骤2、NiCrAlY合金过渡层的制备：将经步骤1处理得到的Ni基合金基板置于背底真空度为10^-3Pa以下的真空环境中，以NiCrAlY合金为靶材，氩气为溅射气体，溅射气压为0.2～1.0Pa、溅射功率为300～500W、基底温度为400～500℃的条件下，采用直流溅射的方法将NiCrAlY合金沉积在经步骤1处理后的镍基合金基板上，沉积薄膜厚度约为10～20μm；

步骤3、热生长Al₂O₃层的制备：将经步骤2处理后得到的复合基板置于真空热处理炉内，在真空度高于5×10^-4Pa的高真空环境及1000～1200℃温度条件下析铝处理6～10h；然后，保持1000～1200℃温度并通入氧气至常压，氧化处理5～10h，随炉冷却至室温，得到带NiCrAlY过渡层及Al₂O₃热生长层的复合基板；

步骤4、Al₂O₃绝缘层的制备：将经步骤3处理所得的复合基板置于背底真空度为10^-3Pa以下的真空室，在基板温度为200～600℃的条件下，采用蒸发或溅射方法沉积Al₂O₃绝缘层；然后，将其放置在真空退火炉中进行退火处理，退火温度为1000～1200℃，退火保温时间为2～5h，制备Al₂O₃绝缘层厚度为5～10μm；

步骤5、第一BN绝缘层的制备：在经步骤4后得到的复合基板上，以纯度不低于99.99wt％的BN为靶材，采用射频磁控溅射方法在Al₂O₃绝缘层上溅射第一BN绝缘层；其中，背底真空度为10^-3Pa以下，工作气压为0.2～1.2Pa，溅射功率为100～300W，溅射气体为N₂和Ar的混合气体，衬底温度为100～300℃，衬底偏压为100V～200V，控制溅射时间，制备的第一BN绝缘层厚度5～20μm；

步骤6、薄膜传感器敏感功能层的制备：将步骤5得到的复合基板置于真空腔体中，采用蒸发或溅射的方法在第一BN绝缘层上制备薄膜传感器敏感功能层；

步骤7、第二BN绝缘层的制备：在经步骤6后得到的带敏感功能层的复合基板上，以纯度不低于99.99wt％的BN为靶材，采用射频磁控溅射的方法溅射第二BN绝缘层；其中，背底真空度为10^-3Pa以下，工作气压为0.2～1.2Pa，溅射功率为100～300W，溅射气体为N₂和Ar的混合气体，衬底温度为100～300℃，衬底偏压为100V～200V，制备第二BN绝缘层的厚度为10～20μm；

步骤8、ZrB₂基复合陶瓷层的制备：在步骤7沉积的第二BN绝缘层上，采用射频磁控溅射方法沉积Zr-B-Si-C薄膜；其中，背底真空度为10^-3Pa以下，工作气压为0.4～1.2Pa，溅射气体为Ar，Ar流量为10～25sccm，溅射功率为200～500W，衬底温度为300～500℃，衬底偏压为100～150V，制备的Zr-B-Si-C薄膜的厚度为20～50μm；采用的靶材为SiC镶嵌的ZrB₂复合靶材，靶材中ZrB₂的质量百分数为82wt％～88wt％，SiC的质量百分数为12wt％～18wt％，或者采用对称交替贴有硅片和锆片的B₄C靶材，B₄C、Si和Zr在溅射区域的面积比为10:(2～3):(7～8)；

步骤9、Al₂O₃覆盖层的制备：在步骤8沉积的Zr-B-Si-C薄膜上，以纯度不低于99.99wt％的高纯Al靶为靶材，采用反应溅射的方法，在基板温度为600～800℃、真空度为10^-3Pa以下的条件下向真空室内通入O₂和Ar的混合溅射气体至气压为0.4～1.2Pa，O₂和Ar的流量比为1:9～2:8，制备得到覆盖Zr-B-Si-C薄膜的Al₂O₃层(在此过程中，在Zr-B-Si-C薄膜的表层会被氧化，形成由表及里较薄的ZrO₂梯度过渡的预氧化层)；然后将其放置于真空退火炉中，在10^-3Pa以下的真空环境中进行退火处理，退火温度为1000～1200℃，退火保温时间为2～5h，即可在Zr-B-Si-C薄膜上形成厚度为2～5μm的Al₂O₃覆盖层；从而得到所述薄膜传感器。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出了一种高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层结构，其自下而上依次为BN绝缘层、ZrB₂基复合陶瓷层、Al₂O₃覆盖层。其中，BN因具有极强的共价键特性而表现出优异的高温绝缘性能，使得其在高温下仍具有很高电阻率，可满足高温条件下的绝缘需求；其次，BN的热膨胀系数与钨铼、铂铑、钯铬等敏感功能材料相差不大，具有较好的热匹配，热应力较小，附着力良好；同时，BN与钨铼、铂铑、钯铬等敏感功能材料具有良好的化学相容性，在高温条件下也不会发生反应，可有效阻挡Al₂O₃绝缘层中氧和敏感功能层金属离子的扩散；此外，BN与ZrB₂基复合陶瓷层的热膨胀系数相近，且两者具有相同B元素，在界面处可形成成键过渡，使传感器具有良好的附着力。

2、本发明高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层中ZrB₂基复合陶瓷层采用Zr-B-Si-C薄膜作为抗氧化保护层，其具良好的高温抗氧化、抗热震性能和强耐腐蚀性。首先，在高温氧化过程中，在ZrB₂基复合陶瓷层的表层可先后生成黏稠的B₂O₃、SiO₂玻璃相，二者可形成硼硅酸玻璃，填充复合陶瓷层表层氧化形成的ZrO₂骨架和空隙当中，形成连续黏稠致密的玻璃相保护层，这些黏稠致密的玻璃相能够通过粘性流动来弥补在制备、高温氧化或抗热震过程中可能诱发产生的微裂纹、空隙等缺陷，因此该涂层具有良好的“自愈合”能力，从而可有效阻挡Al₂O₃覆盖层以及在制备、高温氧化或抗热震过程中可能诱发产生微裂纹扩散通道中氧向内部扩散，阻止复合陶瓷层进一步被氧化，从而起到保护敏感功能层的作用；其次，黏稠致密的B₂O₃、SiO₂玻璃相填充复合陶瓷层氧化的表层骨架或空隙当中，形成类似“钢筋混凝土”结构，具备极强的抗高温高速气流冲刷的能力；此外，ZrB₂基复合陶瓷层具有强耐腐蚀性，可有效抵御航空发动机燃气燃烧产生腐蚀性气体对抗氧化复合防护层的侵蚀，延长抗氧化复合防护层的使用寿命。

3、本发明高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层中的Al₂O₃覆盖层可调控ZrB₂基复合陶瓷层所处环境的氧分压，主动隔绝高氧环境并使其处于低氧分压环境中，大幅度减缓其氧化速度；其次，可有效抑制ZrB₂基复合陶瓷层在高温条件下先后氧化生成B₂O₃、SiO₂玻璃相随着温度升高而产生的挥发，同时也避免将其直接裸露在高温高速气流环境中因冲刷而造成玻璃相的损失，确保在高温条件下形成连续的黏稠致密玻璃相，填充ZrB₂基复合陶瓷层的氧化表层骨架并形成阻氧层，阻止ZrB₂基复合陶瓷层进一步被氧化。因此，Al₂O₃覆盖层不仅可以提高ZrB₂基复合陶瓷层的使用寿命，并且在具有相同使用寿命的前提下，可有效减小ZrB₂基复合陶瓷层薄膜的厚度，有效避免了在超高温恶劣环境下为了提高使用寿命导致ZrB₂基复合陶瓷层过厚、从而造成应力过大而产生脱落的现象；同时，给高温抗氧化层设计和优化提供了更大和更灵活的弹性空间。此外，本发明中对于ZrB₂基复合陶瓷层，在采用反应溅射制备Al₂O₃覆盖层的过程中，部分表层被氧化从而形成ZrO₂由表及里渐变过渡的预氧化层，该氧化层主要成分是ZrO₂，与最外层的Al₂O₃覆盖层热膨胀系数相近，可形成良好热匹配，可释放高温条件下产生的热应力，改善膜层之间的附着力。

4、本发明提出了一种高温薄膜传感器用抗氧化复合防护层结构，其自下而上依次为BN绝缘层、ZrB₂基复合陶瓷层、Al₂O₃覆盖层；相较于结构单一的抗氧化保护层而言，该抗氧化复合防护层具有多重抗氧化防护，使用寿命更长，温度适用范围更高、更宽；在获得相同抗氧化效果和使用寿命的前提下，该复合抗氧化层的等效厚度可以更小；这些特性，不仅有利于一些超高温抗氧化复合陶瓷薄膜化应用，而且给高温抗氧化层设计和优化提供了更大和更灵活的弹性空间。

附图说明

图1为现有的多层薄膜传感器的结构示意图；

图2为一种基于本发明抗氧化复合防护层的薄膜传感器的结构示意图；

图3为实施例提供的基于本发明抗氧化复合防护层的钨铼薄膜传感器的剖视图；其中，1为Ni基合金基板，2为NiCrAlY合金过渡层，3为热生长Al₂O₃层，4为Al₂O₃绝缘层，5为第一BN绝缘层，6为薄膜热电偶正负热电极，7为第二BN绝缘层，8为ZrB₂基复合陶瓷层，9为Al₂O₃覆盖层，其中7、8、9层构成本发明抗氧化复合防护层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。

实施例

如图3所示，为实施例提供的基于本发明抗氧化复合防护层的钨铼薄膜传感器的剖视图；自下而上依次为Ni基合金基板1、NiCrAlY合金过渡层2、热生长Al₂O₃层3、Al₂O₃绝缘层4、第一BN绝缘层5、钨铼薄膜热电偶正负热电极6、第二BN绝缘层7、ZrB₂基复合陶瓷层8、Al₂O₃覆盖层9.

实施例提供的基于本发明抗氧化复合防护层的钨铼薄膜传感器的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1、Ni基合金基板的表面处理：首先对Ni基合金基板表面进行抛光处理，然后采用工业去油剂、丙酮、酒精和去离子水先后对合金基板的表面进行超声清洗15min，再用氮气枪吹干，烘干残留水分，镀膜前采用等离子体清洗基板5min；

步骤2、NiCrAlY合金过渡层的制备：将经步骤1处理得到的Ni基合金基板置于背底真空度为5.0×10^-4Pa的真空环境中，以NiCrAlY合金为靶材，氩气为溅射气体，溅射气压为0.4Pa、溅射功率为500W、基底温度为450℃的条件下，采用直流溅射的方法将NiCrAlY合金沉积在经步骤1处理后的镍基合金基板上，沉积薄膜厚度约为15μm；

步骤3、热生长Al₂O₃层的制备：将经步骤2处理后得到的复合基板置于真空热处理炉内，在5×10^-4Pa的高真空环境及1000℃温度条件下析铝处理10h；然后，保持1000℃温度并通入氧气至常压，氧化处理6h，随炉冷却至室温，得到带NiCrAlY过渡层及Al₂O₃热生长层的复合基板；

步骤4、Al₂O₃绝缘层的制备：将经步骤3处理所得的复合基板置于背底真空度为5×10^-4Pa的真空室，以纯度不低于99.99wt％的高纯Al靶材作为靶材，O₂和Ar的混合气体作为溅射气体，O₂和Ar的流量比为1:9，溅射气压为0.3Pa，基板温度为400℃的条件下，采用反应溅射方法沉积一层厚度约为5μm的Al₂O₃绝缘层；然后，将其放置在真空度为5.0×10^-4Pa的真空退火炉中进行退火处理，退火温度为1000℃，退火保温时间为2h，制备Al₂O₃绝缘层厚度为5μm；

步骤5、第一BN绝缘层的制备：在经步骤4后得到的复合基板上，以纯度不低于99.99wt％的BN为靶材，采用射频磁控溅射方法在Al₂O₃绝缘层上溅射第一BN绝缘层；其中，背底真空度为5×10^-4Pa，工作气压为0.6Pa，溅射功率为300W，溅射气体为N₂和Ar的混合气体，N₂和Ar的流量比为2:8，衬底温度为300℃，衬底偏压为150V，控制溅射时间，制备的第一BN绝缘层厚度约为10μm；

步骤6、钨铼薄膜热电偶正负热电极的制备：以W-5wt％Re与W-26wt％Re合金靶材为溅射靶材，采用直流磁控溅射与带有Z字型孔槽相配套的硬质掩膜版的方法，将钨铼热电偶正极与负极先后分别沉积于经步骤5处理后的第一BN绝缘层上，两种薄膜材料在被测点相互重叠形成结点；其中，具体工艺参数：背底真空度5×10^-4Pa，工作气压0.4Pa，溅射功率150W，溅射气体Ar的流量为25sccm，控制溅射时间等参数，制备钨铼薄膜热电偶正负极的厚度约为2μm；

步骤7、第二BN绝缘层的制备：在经步骤6后得到的带钨铼薄膜热电偶的复合基板上，以纯度不低于99.99wt％的BN为靶材，采用射频磁控溅射的方法在钨铼热电偶功能层上溅射第二BN绝缘层，并覆盖钨铼热电偶功能层；其中，背底真空度为5×10^-4Pa，工作气压为0.6Pa，溅射功率为300W，溅射气体为N₂和Ar的混合气体，N₂和Ar的流量比为2:8，衬底温度为300℃，衬底偏压为150V，制备第二BN绝缘层的厚度约为10μm；

步骤8、ZrB₂基复合陶瓷层的制备：在步骤7沉积的第二BN绝缘层上，采用射频磁控溅射方法沉积Zr-B-Si-C薄膜；其中，背底真空度为5×10^-4Pa，工作气压为0.6Pa，溅射气体为Ar，Ar流量为25sccm，溅射功率为500W，衬底温度为400℃，衬底偏压为150V，制备的Zr-B-Si-C薄膜的厚度为30μm；采用的靶材为SiC镶嵌的ZrB₂圆形复合靶材，靶材中ZrB₂的质量百分数为82wt％～88wt％，SiC的质量百分数为12wt％～18wt％，或者采用对称交替贴有硅片和锆片的B₄C靶材，B₄C、Si和Zr在溅射区域的面积比为10:(2～3):(7～8)；

步骤9、Al₂O₃覆盖层的制备：在步骤8沉积的Zr-B-Si-C薄膜上，以纯度不低于99.99wt％的高纯Al靶为靶材，采用反应溅射的方法，在基板温度为700℃，真空度为5×10^-4Pa的条件下向真空室内通入O₂和Ar的混合溅射气体至气压为0.4Pa，O₂和Ar的流量比为2:8，制备得到覆盖Zr-B-Si-C薄膜的Al₂O₃层(在此过程中，Zr-B-Si-C薄膜的表层会被氧化，形成由表及里较薄的ZrO₂梯度过渡的预氧化层，其与Al₂O₃覆盖层热膨胀系数相近，可形成良好的热匹配，可释放高温条件下产生的热应力，改善膜层之间的附着力)；然后将其放置于真空退火炉中，在5.0×10^-4Pa的真空环境中进行退火处理，退火温度为1000℃，退火保温时间为2h，即可在Zr-B-Si-C薄膜上形成厚度约为5μm的Al₂O₃覆盖层；从而得到带抗氧化复合防护层的钨铼薄膜热电偶结构。