燃气轮机
对于材料工程师来说，现代飞机发动机设计和材料选择一直是极具挑战性的领域。燃气涡轮发动机，也称为喷气发动机，其原理是空气进入涡轮机，被压缩，与燃料混合后被点燃。气体混合物在通过涡轮机之后从发动机的后部排出。气体通过多排叶片进入涡轮机的过程称为阶段，这些叶片转动气流并对其加速。热机的效率与循环中的最大和最小温度有关。目前，今天的发动机运行温度为1350°C，这是通过20世纪60年代引进的叶片冷实现的。然而，日益增长的温度需要新的措施和技术来维持可靠性和安全性。
使用材料和耐温性
大多数燃气轮机由镍基合金制成，但燃气轮机的当前运行温度（1350℃）通常超过这些镍合金（1200〜1315℃)的熔点。两种方法克服了难题。一个是叶片的精密冷却，使用在压缩机之后绕过燃烧室的空气，第二个是叶片表面上的低导热率涂层。
燃气轮机显然需要保护以防止镍合金在高温下熔化，但也需要保护以防止在高温下的腐蚀。腐蚀被定义为导致材料的溶解或消耗的不希望发生的反应，例如。铁锈生锈。由于发动机中燃料的燃烧，高温和杂质在空气中的腐蚀加速。因此，涂覆燃气轮机将防止两种攻击，即高温和腐蚀。
涂层技术
保护用于燃气轮机叶片中的耐镍高温氧化和腐蚀的镍基合金的原始方法是镀铝。这涉及将铝扩散到叶片表面以形成氧化铝保护氧化物层。自1970年以来，大多数燃气轮机叶片涂层已经通过包装胶结和最近的化学气相沉积来实现。
目前市面上有含有铬（Cr），铝（Al）和钇（Y）称为“NiCrAlY涂层”的镍涂层，以抵抗高温腐蚀和氧化。已经开发出用于燃气涡轮发动机中的含有18％铬，22％钴，12％铝和0.5％钇的耐热腐蚀MCrAlY（M =金属）基粘结涂层。这些涂层在腐蚀性环境中表现出最大的使用寿命。改善涂层耐久性的原因是由于在暴露于环境中时在表面上形成厚的，保护的和化学稳定的氧化铝垢。
向涂层中添加钇是为了增加氧化物层对基材（基体Ni合金）的粘附性。NiCrAlY涂层可以通过各种技术应用，包括真空等离子体喷涂，低压等离子体喷涂，空气等离子喷涂，氩气覆盖等离子体喷涂，高速氧气喷涂，气相沉积和电子束物理相沉积。
热障涂层（TBC）旨在防止极端高温。 MCrAlY涂层与陶瓷（氧化锆，ZrO2）涂层结合使用，其中MCrAlY用作ZrO2涂层的粘合涂层。
这些涂层用于通过在涂层上形成温度下降来延长金属部件的使用寿命，从而允许底层金属在降低的温度下运行。未来的燃气轮机将使用TBC技术来同时增加涡轮机入口温度和减少涡轮冷却空气，从而提高效率。对于TBC而言，最关键的氧化锆的性质是具有非常低的热导率和接近于超级合金的热膨胀。
研究与开发
延长涂料寿命，发展处更耐用更耐热的涂层是研究的关键领域。电沉积或电镀涂层在过去20年中已经开发。电镀允许具有改进性能的元件的共沉积并且极具成本效益的。这是该技术的主要动力之一。共沉积是用于通过在电沉积期间将小颗粒嵌入金属基质中来生产复合涂层的技术。许多不同的亚微米粉末如氧化铝，碳化硅和氧化铬添加到金属中已经降低了腐蚀速率。涂层对高温氧化和腐蚀的抵抗力取决于其结构和组成，以及其与金属基体和腐蚀环境的相互作用。
涂料加工的进展旨在提高材料的耐腐蚀性，机械性能和耐磨性。通过包括像碳化物，氧化物和金刚石这样的固体颗粒来改善耐磨性。
纳米尺寸颗粒（<0.1μm）的结合是研究的另一个令人兴奋的领域，它以了解对晶粒尺寸和微结构的影响，从而影响材料的性能。
正是因为不断进行研究和调查才使得喷气式发动机/燃气轮机得到不断改进，在较高的温度下运行，燃油效率也更高。
表面科学与材料科学
涂料技术和涂料的发展是表面科学的通用议题，它们与固体材料表面性能和工艺的基础和应用研究密切相关。利默里克大学的材料和表面研究所（MSSI）致力于这样的研究。
涂料是重要的，远远超过燃气轮机。例如，包括应用雷达吸收材料，热保护材料，红外和声纳吸收材料的项目。还有高技术应用，如航天飞机主机燃油泵，需要整个热保护涂层。这涉及表面处理，应用新的热保护屏障，固化热物质和测试。
