CN109338290B - 一种用于航空发动机涡轮叶片的薄膜温度传感器 - Google Patents

一种用于航空发动机涡轮叶片的薄膜温度传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机涡轮叶片的薄膜温度传感器，包括依次连接的过渡层、热生长层、绝缘层和热偶层，热偶层由第一热电偶和第二热电偶通过一端部搭接而成，其搭接部分构成热接点即测量端，引出导线采用与第一热电偶和第二热电偶分别同质的细丝，通过高温导电胶分别与第一热电偶和第二热电偶另一端部连接。本发明针对航空发动机高温恶劣环境，设计了传感器的膜层结构，优化了薄膜溅射、退火等制备工艺，利用离子沉积技术，将多层薄膜直接沉积在涡轮叶片表面，制备功能、结构一体化的薄膜传感器，提高了膜层间附着强度，解决膜层高温绝缘、脱落、信号引出等难题，本发明所述薄膜传感器总厚度小于25um，最高测量温度1100℃。

Description

一种用于航空发动机涡轮叶片的薄膜温度传感器
技术领域
本发明属于温度测量技术及传感器技术领域，具体涉及一种用于高温测量的薄膜温度传感器及其制备方法。
背景技术
随着航空动力技术的发展，发动机的温度不断提高，从而造成了涡轮叶片所承受的温度大幅度提高，直接影响涡轮叶片高温状态下的可靠工作寿命，使得涡轮叶片等热部件温度的准确测量成为关键问题。精确测量涡轮叶片温度有助于验证冷却效率以及热障涂层的性能，并防止涡轮叶片的超温损坏。准确测量热端部件表面温度，对于正确评价其冷却效果、工作状态及使用寿命，确保发动机的安全具有重要作用。
目前涡轮叶片尚无针对性的测温方法。传统的热电偶测温方法只能测定被测物体和测温传感器达到热平衡后的温度,响应时间较长,不适合测定变化温度快或微小目标的温度场合，且对涡轮叶片的结构会造成破坏, 对目标温度场分布造成一定的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于航空发动机涡轮叶片的薄膜温度传感器，可实现航空发动机涡轮叶片恶劣环境下瞬态温度测量。
实现本发明目的的技术方案是：一种薄膜温度传感器，包括设置在航空发动机涡轮叶片上的依次连接的过渡层、热生长层、绝缘层和热偶层，热偶层由第一热电偶和第二热电偶采用头部-头部搭接而成，其搭接部分构成热接点即测量端，引出导线采用与第一热电偶和第二热电偶分别同质的细丝，通过高温导电胶分别与第一热电偶和第二热电偶的尾部连接。
进一步的，过渡层为NiCrAlY合金膜层，以NiCrAlY合金靶材，采用磁控多弧离子沉积技术制作而成，膜层厚度为10um。
进一步的，热生长层为通过析铝氧化法在过渡层表面形成的厚≈50nm的 Al2O3膜层。
进一步的，绝缘层由第一绝缘层和第二绝缘层构成，其中，第一绝缘层为采用电子束蒸发法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为3um，第二绝缘层为采用射频磁控溅射法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为1um，第一绝缘层与热生长层连接。
进一步的，第一热电偶和第二热电偶分别采用Pt90Rh10材料和Pt材料。
进一步的，热偶层采用柔性金属掩膜法制备。
进一步的，引出导线的直径为0.1mm，通过高温导电胶分别与第一热电偶和第二热电偶的尾部连接，并在连接处喷涂高温无机胶固定保护。
进一步的，保护层设置在热偶层外表面，保护层由第一保护层和第二保护层构成，其中，第一保护层为采用电子束蒸发法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为3um，第二保护层为采用射频磁控溅射法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为1um，第一保护层与热偶层连接。
上述薄膜温度传感器的制备方法，其步骤包括：
1）洁净的涡轮叶片基体制备：将待测量的涡轮叶片基体曲面进行研磨、抛光，并用去离子水超声清洗，将其放入真空室中抽真空，充入纯度99.99%的氩气，施加-1500V偏压，进行离子轰击清洗，时间30min；
2）采用多弧离子镀膜技术，采用成分为Ni62Co6Cr18Al13Y1wt.%靶材，在洁净的涡轮叶片基体表面沉积过渡层NiCrAlY合金膜层；
3）在1000℃，8*10-4Pa真空度的真空高温环境下，使NiCrAlY薄膜层中的铝元素在表面析出，再在相同温度下通入纯度99.999%的氧气使表面析出的铝元素被氧化，从而形成一层致密的热生长层Al2O3薄膜层；
4）采用1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，利用电子束蒸发技术，在热生长层表面沉积3um厚的第一绝缘层Al2O3薄膜层；
5）采用射频磁控溅射技术，在第一绝缘层上再制备一层致密性较好的1um厚的Al2O3薄膜层作为第二绝缘层，用以填充疏松空洞，改善第一绝缘层表面的平整度；
6）绝缘层沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、2h的退火处理，修复绝缘层薄膜生长过程中产生的缺陷，并释放薄膜生长过程中累积的应力，提高Al2O3绝缘层的绝缘性能和高温环境下的结构强度；
7）用厚度为200微米的钼片制备柔性金属掩膜，掩膜四周用夹具夹持固定在的叶片异形曲面表面；
8）采用直流磁控溅射技术，分别将Pt90Rh10和Pt两种材料沉积到第二绝缘层表面作为第一热电偶和第二热电偶，用掩模实现图形化，在第一热电偶和第二热电偶的头部搭接处形成热接点；
9）热电偶层沉积完成后，在真空炉内，进行1000℃、30min的退火处理，消除热电偶层薄膜生长过程中产生的本征应力；
10）拆下掩模，在第一热电偶和第二热电偶的尾部，分别用与第一热电偶和第二热电偶材料相同的细丝作为热偶丝，用高温导电胶将其与第一热电偶和第二热电偶分别连接，并在连接处喷涂高温无机胶固定保护；
11）采用电子束蒸发技术，以1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，在热偶层表面沉积3um厚的Al2O3薄膜层作为第一保护层；
12）采用射频磁控溅射技术，在第一保护层上再制备一层厚度1um致密的Al2O3薄膜层作为第二保护层，用以填充疏松空洞，改善第一保护层的抗氧化性能；
13）保护层沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、4h的退火处理，修复保护层薄膜生长过程中产生的缺陷，并释放保护层薄膜生长过程中累积的应力；
14）在涡轮叶片叶根上部凹陷处叶片表面，用喷枪热喷涂氧化铝涂层，使该处叶片表面绝缘，将引出线固定在氧化铝绝缘涂层上，再次采用热喷涂的方式喷涂氧化铝绝缘涂层，最终将引线填埋于绝缘的氧化铝涂层之中，从叶根侧面引出。
进一步的，步骤2）中，多弧离子镀膜工艺参数为：靶电流80A，靶电压-21V，溅射气压2Pa，基体偏压-100V，基体温度200℃。
进一步的，步骤8）中，采用直流磁控溅射技术制备热偶层的溅射参数为：气压1.2Pa，功率150 W，基体温度200℃。
进一步的，步骤8）中，第一热电偶（Pt90Rh10）膜厚3.5um，第二热电偶（Pt）膜厚3um。
与现有技术相比，本发明针对航空发动机高温恶劣环境，设计了传感器的膜层结构，优化了薄膜溅射、退火等制备工艺，利用离子沉积技术，将多层薄膜直接沉积在涡轮叶片表面，制备功能、结构一体化的薄膜传感器，提高了膜层间附着强度，解决膜层高温绝缘、脱落、信号引出等难题，本发明所述薄膜传感器总厚度小于25um，最高测量温度1100℃。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明所述的薄膜温度传感器的结构示意图。
图2是本发明所述的薄膜温度传感器的多层膜层的结构示意图。
图3是薄膜温度传感器整体示意图。
图4是薄膜温度传感器热偶层的图形化掩模夹具。
图中，1-涡轮叶片基体，2-多层膜层，201-过渡层，202-热生长层，203-绝缘层，204-热偶层，205-保护层，3-引出线，4-引出线连接点，5-氧化铝绝缘涂层。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
薄膜温度传感器采用离子溅射及图形化技术，直接在涡轮叶片表面制作功能、结构一体化的薄膜热电偶，是一种先进的温度测量技术。薄膜传感器具有结构尺寸薄、热容量小、响应时间快和对测试环境影响小等优点，并且不需要特殊的加工和固定传感器方法，不会破坏测试结构，对测试物件物理性能影响小，具有耐压、耐热、耐热冲击和抗剥离等优良性能。
结合图1-2，本发明所述的传感器包括多层膜层2、引出线连接点4及引出线3。所述的多层膜层2包括过渡层201、热生长层202、绝缘层203、热偶层204和保护层205，通过图形化掩模工艺直接沉积在被测高温部件即涡轮叶片基体1表面。热偶层204由两种薄膜热电极导体搭接形成热接点-即测量端。引出线3采用与热偶层204同质的细丝，采用高温导电胶与热偶层204联接，并喷涂高温无机胶固定、绝缘，防止热气流冲击脱落。
由于叶片基底材料为导电性良好的高温合金，若直接将薄膜热电偶（热偶层）沉积于叶片基底表面，会影响薄膜热电偶输出热电势。需要在叶片基底和薄膜热电偶之间沉积一层绝缘材料作为绝缘层，避免叶片基底和薄膜热电偶之间的相互导通。绝缘层是薄膜热电偶与叶片基底材料之间高温绝缘的薄膜，在高温环境下能保持较高的绝缘性和附着性。通过对高温绝缘材料的性能分析，选取氧化硅、氮化硅、氧化锆和氧化铝四种绝缘材料，在镀制NiCrAlY合金层的叶片基体上，沉积氧化硅、氮化硅、氧化锆和氧化铝绝缘膜层，进行高温考核，确定Al2O3为绝缘膜层材料。在确定绝缘层材料后，进行绝缘层的制备工艺研究，获得致密的绝缘层。
因为叶片基底和绝缘层之间的热膨胀系数存在着较大的失配度，薄膜热电偶工作于高温高压恶劣环境时易出现开裂、脱落等现象，影响薄膜热电偶的可靠性。需要在叶片基底表面先沉积一层过渡层，增强叶片基底和绝缘层之间的附着性能。选用发动机叶片热障涂层领域较成熟的NiCrAlY多元合金作为过渡层，根据涡轮叶片的结构、成分，调整合金靶材的成分，进行溅射工艺、退火工艺研究，确定NiCrAlY的成分及制备工艺。NiCrAlY合金过渡层组分、结构与涡轮叶片材料相近，膜层与基体结合紧密、牢固。NiCrAlY合金在高温下形成多种致密的保护性氧化膜，使基体材料抗氧化性能显著提高。同时NiCrAlY合金膜层又是扩散阻挡层，有效阻止基体与传感器膜层之间各元素的热扩散，防止元素的热扩散引起膜层失效，可以在1200℃高温环境下，长期稳定工作。过渡层以NiCrAlY合金靶材，采用磁控多弧离子沉积技术制作而成，其膜层厚度为10um。
NiCrAlY合金过渡层组分、结构与涡轮叶片材料相近，膜层与基体结合紧密、牢固。NiCrAlY合金在高温下形成多种致密的保护性氧化膜，使基体材料抗氧化性能显著提高。同时NiCrAlY合金膜层又是扩散阻挡层，有效阻止基体与传感器膜层之间各元素的热扩散，防止元素的热扩散引起膜层失效，可以在1200℃高温环境下，长期稳定工作。
通过对NiCrAlY过渡层进行热处理，得到Al2O3热生长层，Al2O3热生长层与NiCrAlY过渡层结合为一体。Al2O3热生长层与Al2O3绝缘层材料相同，热膨胀系数相同，在热生长层上沉积绝缘层，结合牢固。在叶片基体与绝缘层之间形成由镍基合金基体、镍基合金NiCrAlY过渡层、Al2O3热生长层、Al2O3绝缘层渐逐过渡的梯度功能结构，释放因镍基合金与绝缘层之间热膨胀系数失配而产生的热应力，增强薄膜热电偶膜层附着强度，提高薄膜热电偶工作温度及可靠性。
根据各类热电偶种类及热电特征曲线分析，S型热电偶是一种应用最广的贵金属热电偶，能够长期在高温环境下使用仍能保持良好的热电性能，稳定性、精度高。其正极的名义化学成分为：Pt:Rh=90:10，负极的名义化学成分为Pt。由于薄膜尺寸效应及成分离析，薄膜电导率和电阻率均发生变化，造成薄膜热电偶热电特性的变化，最终影响薄膜热电偶的塞贝克系数。需进行不同溅射参数、退火工艺对Pt10Rh/Pt薄膜电阻率及热电性能的影响，分析敏感层薄膜厚度对热电偶热电性能和工作寿命的影响，确定了敏感层薄膜制备工艺和薄膜厚度，提高薄膜热电偶在复杂高温环境中工作的稳定性和可靠性。
需制备薄膜热电偶的单晶叶片主要成分为Ni、Co、Al还有少量的Cr、W、Mo、Ta等，针对镍基合金叶片的组份，过渡层适量添加Co元素，并根据多弧离子镀技术的特点，调整NiCrAlY靶材成分为Ni62Co6Cr18Al13Y1wt.%。
采用磁控多弧离子镀，调节不同气压、功率、基体温度，在叶片基体表面制作10um左右的NiCrAlY合金膜层，在大气环境对合金膜层样品进行1100℃、300min的高温处理，然后对样品膜层作成分和表面形貌分析。确定靶电流80A，靶电压-21V，溅射气压2Pa，基体偏压-100V，基体温度200℃条件下，薄膜表面平整、结构致密，膜层成分偏析较小。
热生长层为通过“析铝氧化法”，在过渡层表面形成的厚约50nm Al2O3膜层。其制作方法如下：
NiCrAlY过渡层制作完成后，在真空炉内1000 ℃真空环境下，对NiCrAlY薄膜进行300min的析铝处理，然后在1000 ℃环境下连续充入高纯氧气进行氧化处理，时间约30min，NiCrAlY薄膜表面形成氧化铝层即热生长层。
绝缘层为电子束蒸发和射频磁控溅射两种沉积工艺制作而成。在NiCrAlY过渡层表面形成Al2O3热生长层后，在此热生长层上，采用电子束蒸发（制备效率高，但膜层表面相对粗糙），沉积3um Al2O3膜层，在此膜层上，采用射频磁控溅射溅射（制备效率低，但膜层致密），沉积一层致密性较好的1um厚的Al2O3薄膜，填充疏松空洞，改善电子束沉积的相对粗糙的薄膜表面性能。
本发明在基体与绝缘层之间形成由氧化铝膜层（热生长层）逐渐过渡至NiCrAlY合金膜层（过渡层）的梯度功能结构，释放因镍基合金与绝缘层之间热膨胀系数失配而产生的热应力，达到提高薄膜热电偶结构强度、延长薄膜热电偶高温寿命并提高薄膜热电偶工作温度的目的。
如图3，热偶层204两热电极（即第一热电偶和第二热电偶）与引出线3分别采用Pt90Rh10和Pt材料，用柔性金属掩膜方法进行热偶层图像化，热偶层204热端（端部搭接端）在叶片叶身中部，引出线连接点4布置在叶片叶根上部凹陷处。
采用磁控溅射技术，调整不同溅射气压、功率、基体温度，镀制1um热偶层薄膜样品,对不同薄膜样品进行电阻率测试，取电阻率最小的溅射参数为最佳溅射参数，确定热偶层的溅射参数为：气压1.2Pa，功率150 W，基体温度200℃。
从薄膜结合力分析，膜层厚度越薄，薄膜附着力越强。而薄膜厚度故小，薄膜电阻率增大，输出热电势减小。同时Pt90Rh10中的Rh在高温时会有一定的氧化，膜层逐渐失效，导致热电势不稳。试制了4um、3.5um、3um和2.5um厚的Pt90Rh10和Pt热偶层薄膜样品，在大气环境，分别对不同样品进行1100℃，300min、1200℃，180min的高温试验，检测样品试验前后的电阻率变化及试验后表面形貌，膜厚3.5um Pt90Rh10和3um Pt样品表面均未出现开裂、起翘或脱落等现象，且电阻率相对稳定，在2.1×10-5Ω•cm左右。
在薄膜沉积过程中，制备的薄膜存在一定的缺陷，需采用退火的方式来消除薄膜中的缺陷。对 Pt90Rh10和Pt薄膜样品分别进行大气和真空环境以及800℃、1000℃不同退火时间的退火试验，检测不同退火时间样品的电阻率及热电势变化，表明在真空环境、1000℃、30min情况下，Pt90Rh10薄膜电阻率下降至2.5×10-5Ω•cm，Pt薄膜电阻率下降至1.6×10-5Ω•cm；对Pt90Rh10和Pt薄膜热电偶样品进行上述试验，发现薄膜热电偶输出热电势（塞贝克系数）从7.5μV/℃提高到8.2μV/℃。
引出线直径0.1mm,用高温导电胶联接，并喷涂高温无机胶绝缘、固定，从叶根侧面引出。
本发明所述的薄膜温度传感器制备步骤包括：
1）将需制备薄膜的涡轮叶片基体1曲面进行研磨、抛光，并用去离子水超声清洗。
涡轮叶片基体1放入真空室没旋转工件架，达到真空度后，充入纯度99.99%的氩气，工件施加-1500V偏压，进行离子轰击清洗，时间30min；
2）采用多弧离子镀膜技术，靶材成分为Ni62Co6Cr18Al13Y1wt.%，通过调节控制溅射功率、溅射气压、基体偏压和基体温度等工艺参数，在涡轮叶片基体1表面沉积结构致密性、表面平整的NiCrAlY薄膜作为过渡层201。镍为该材料的主要成分，故与镍基高温合金(叶片基体)具有相近的热膨胀系数和良好的附着性能；
3）在1000℃，8*10-4Pa真空度的真空高温环境下，使NiCrAlY薄膜中的铝元素在表面析出，再在相同温度下通入纯度99.999%的氧气使表面析出的铝元素被氧化，从而形成一层致密的热生长Al2O3薄膜层作为热生长层202；
4）采用1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，利用高效快速的电子束蒸发技术，在热生长层202表面沉积约3um厚的Al2O3薄膜作为第一绝缘层；
5）采用射频磁控溅射技术，在第一绝缘层上再制备一层致密性较好的1um厚的Al2O3薄膜，填充疏松空洞，改善第一绝缘层表面的平整度；
6）绝缘层203即Al2O3薄膜沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、2h的退火处理，修复薄膜生长过程中产生的缺陷，并释放薄膜生长过程中累积的应力，提高Al2O3薄膜绝缘层的绝缘性能和高温环境下的结合强度；
7）用厚度为200微米的钼片制备柔性金属掩膜，掩膜四周用夹具夹持固定在叶片表面，如图4；
8）采用直流磁控溅射技术，将Pt90Rh10和Pt两种材料分别作为第一热电偶材料和第二热电偶材料沉积到第二绝缘层表面形成热偶层204，用掩模实现图形化，在两种材料的连接处形成热接点；
9）热偶层204沉积完成后，在真空炉内，进行1000℃、30min的退火处理，消除薄膜生长过程中产生的本征应力；
10）拆下掩模，在热偶层204两热电极即第一热电偶和第二热电偶的尾端，分别用与第一热电偶和第二热电偶材料相同的热偶丝，用高温导电胶分别与第一热电偶和第二热电偶连接，在连接处喷涂高温无机胶固定保护；
11）采用电子束蒸发技术， 1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，在热偶层204的表面沉积约3um厚的Al2O3薄膜作为第一保护层；
12）用射频磁控溅射技术，在第一保护层上再制备一层厚度1um致密的Al2O3薄膜作为第二保护层，填充疏松空洞，改善第一保护层的抗氧化性能；
13）Al2O3薄膜即保护层205沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、4h的退火处理，修复薄膜生长过程中产生的缺陷，并释放薄膜生长过程中累积的应力。
14）在涡轮叶片基体1叶根上部凹陷处表面，用喷枪热喷涂氧化铝涂层，使该处表面绝缘。将引出线3固定在氧化铝涂层上，再次采用热喷涂的方式喷涂氧化铝涂层，形成引出线与叶片基体的氧化铝绝缘涂层5，最终将引出线3填埋于氧化铝绝缘涂层5之中，从叶根侧面引出。
15）采用上述工艺，在涡轮叶片表面制备薄膜热电偶，热电偶进行性能测试。对测试结果进行最小二乘法拟合，薄膜热电偶的塞贝克系数为S=8.26uV／℃。
16）薄膜热电偶从常温加温至1100℃，保温5h，然后随炉冷却至常温，然后再加温，共进行4个循环，共计20h。再对薄膜热电偶进行测试，薄膜热电偶的塞贝克系数为S=8.12uV／℃。温度系数虽略有退化，但热电势输出稳定，线性保持良好。
17)在涡轮叶片冷却效果试验器上，涡轮叶片基体1随其它涡轮叶片一起进行冷效试验，相同试验状态下，标准热电偶所产生的热电动势与薄膜热电偶进行比较，检测薄膜热电偶的热电动势随叶片表面测点温度的变化情况，考核实际应用环境薄膜热电偶功能。
试验参数：栅前燃气平均总压0.6MPa，栅前燃气平均总温1073K，冷气流量为100g/s。
调节冷气流量，控制中间叶片流量比为5.53%；控制其余四片叶片总流量比为15%，状态稳定15分钟后采数据。试验时间共计3小时。
采用固定时间间隔、相近位置测点的标准热电偶与薄膜热电偶产生的热电动势进行比较。在相同的状态下，标准热电偶产生的热电动势要高于薄膜热电偶，这与薄膜热电偶温度系数低于标准热电偶一致，两种热电偶的测试数据的跟随性较好，趋势一致。薄膜热电偶在冷效试验环境下能稳定输出热电势，达到温度测量的功能，结果如下表所示。
标准热电偶和薄膜热电偶热电动势试验数据
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。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种薄膜温度传感器，其特征在于，包括依次连接的过渡层、热生长层、绝缘层和热偶层，热偶层由第一热电偶和第二热电偶通过一端部搭接而成，其搭接部分构成热接点即测量端，引出导线采用与第一热电偶和第二热电偶分别同质的细丝，通过高温导电胶分别与第一热电偶和第二热电偶另一端部连接，保护层设置在热偶层外表面，保护层由第一保护层和第二保护层构成，其中，第一保护层为采用电子束蒸发法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为3μm，第二保护层为采用射频磁控溅射法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为1μm，第一保护层与热偶层连接，包括如下步骤：
其步骤包括：
1）采用多弧离子镀膜技术，采用成分为Ni62Co6Cr18Al13Y1wt.%靶材，在洁净的涡轮叶片基体表面沉积过渡层钴掺杂的NiCrAlY合金膜层；
2）在1000℃，8*10-4Pa真空度的真空高温环境下，使钴掺杂的NiCrAlY合金膜层中的铝元素在表面析出，再在相同温度下通入纯度99.999%的氧气使表面析出的铝元素被氧化，从而形成一层热生长层Al2O3薄膜层；
3）采用1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，利用电子束蒸发技术，在热生长层表面沉积3μm厚的Al2O3薄膜层作为第一绝缘层；
4）采用射频磁控溅射技术，在第一绝缘层上再制备一层1μm厚的Al2O3薄膜层作为第二绝缘层；
5）绝缘层沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、2h的退火处理；
6）用厚度为200微米的钼片制备柔性金属掩膜，掩膜四周用夹具夹持固定在的叶片异形曲面表面；
7）采用直流磁控溅射技术，分别将Pt90Rh10和Pt两种材料沉积到第二绝缘层表面作为第一热电偶和第二热电偶，用掩模实现图形化，在第一热电偶和第二热电偶的端部搭接处形成热接点；
8）热电偶层沉积完成后，在真空炉内，进行1000℃、30min的退火处理；
9）拆下掩模，在第一热电偶和第二热电偶的另一端部，分别用与第一热电偶和第二热电偶材料相同的细丝作为热偶丝，用高温导电胶将其与第一热电偶和第二热电偶分别连接，并在连接处喷涂高温无机胶固定保护；
10）采用电子束蒸发技术，以1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，在热偶层表面沉积3μm厚的Al2O3薄膜层作为第一保护层；
11）采用射频磁控溅射技术，在第一保护层上再制备一层厚度1μm的Al2O3薄膜层作为第二保护层；
12）保护层沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、4h的退火处理；
13）在涡轮叶片叶根上部凹陷处叶片表面，用喷枪热喷涂氧化铝涂层，使该处叶片表面绝缘，将引出线固定在氧化铝绝缘涂层上，再次采用热喷涂的方式喷涂氧化铝绝缘涂层，最终将引线填埋于绝缘的氧化铝涂层之中，从叶根侧面引出。
2.如权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，过渡层以Ni62Co6Cr18Al13Y1wt.%合金为靶材，采用磁控多弧离子沉积技术制作而成，膜层厚度为10μm。
3.如权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，热生长层为通过析铝氧化法在过渡层表面形成的膜厚为50±5nm的 Al2O3膜层。
4.如权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，绝缘层由第一绝缘层和第二绝缘层构成，其中，第一绝缘层为采用电子束蒸发法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为3μm，第二绝缘层为采用射频磁控溅射法沉积的Al2O3薄膜层，其厚度为1μm，第一绝缘层与热生长层连接。
5.如权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，第一热电偶和第二热电偶分别采用Pt90Rh10材料和Pt材料。
6.如权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，热偶层采用柔性金属掩膜法制备。
7.如权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，引出导线的直径为0.1mm，通过高温导电胶分别与第一热电偶和第二热电偶的另一端部连接，并在连接处喷涂高温无机胶固定保护。
8.如权利要求1所述的薄膜温度传感器的制备方法，其特征在于，其步骤包括：
1）采用多弧离子镀膜技术，采用成分为Ni62Co6Cr18Al13Y1wt.%靶材，在洁净的涡轮叶片基体表面沉积过渡层钴掺杂的NiCrAlY合金膜层；
2）在1000℃，8*10-4Pa真空度的真空高温环境下，使钴掺杂的NiCrAlY合金膜层中的铝元素在表面析出，再在相同温度下通入纯度99.999%的氧气使表面析出的铝元素被氧化，从而形成一层热生长层Al2O3薄膜层；
3）采用1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，利用电子束蒸发技术，在热生长层表面沉积3μm厚的Al2O3薄膜层作为第一绝缘层；
4）采用射频磁控溅射技术，在第一绝缘层上再制备一层1μm厚的Al2O3薄膜层作为第二绝缘层；
5）绝缘层沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、2h的退火处理；
6）用厚度为200微米的钼片制备柔性金属掩膜，掩膜四周用夹具夹持固定在的叶片异形曲面表面；
7）采用直流磁控溅射技术，分别将Pt90Rh10和Pt两种材料沉积到第二绝缘层表面作为第一热电偶和第二热电偶，用掩模实现图形化，在第一热电偶和第二热电偶的端部搭接处形成热接点；
8）热电偶层沉积完成后，在真空炉内，进行1000℃、30min的退火处理；
9）拆下掩模，在第一热电偶和第二热电偶的另一端部，分别用与第一热电偶和第二热电偶材料相同的细丝作为热偶丝，用高温导电胶将其与第一热电偶和第二热电偶分别连接，并在连接处喷涂高温无机胶固定保护；
10）采用电子束蒸发技术，以1～3mm粒径的Al2O3颗粒作为蒸发源料，e型电子枪作为加热源，在热偶层表面沉积3μm厚的Al2O3薄膜层作为第一保护层；
11）采用射频磁控溅射技术，在第一保护层上再制备一层厚度1μm的Al2O3薄膜层作为第二保护层；
12）保护层沉积完成后，在退火炉内，进行1000℃、4h的退火处理；
13）在涡轮叶片叶根上部凹陷处叶片表面，用喷枪热喷涂氧化铝涂层，使该处叶片表面绝缘，将引出线固定在氧化铝绝缘涂层上，再次采用热喷涂的方式喷涂氧化铝绝缘涂层，最终将引线填埋于绝缘的氧化铝涂层之中，从叶根侧面引出。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，洁净的涡轮叶片基体通过以下步骤得到：将待测量的涡轮叶片基体曲面进行研磨、抛光，并用去离子水超声清洗，将其放入真空室中抽真空，充入纯度99.99%的氩气，施加-1500V偏压，进行离子轰击清洗，时间30min。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤1）中，多弧离子镀膜工艺参数为：靶电流80A，靶电压-21V，溅射气压2Pa，基体偏压-100V，基体温度200℃。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤7）中，采用直流磁控溅射技术制备热偶层的溅射参数为：气压1.2Pa，功率150 W，基体温度200℃。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤7）中，第一热电偶膜厚3.5μm，第二热电偶膜厚3μm。
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