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运用微弧等离子喷涂制备了多层纳米ZrO2 复合热障涂层。研究了涂层的微观结构、结合强度、隔热性能和抗热震性能。该涂层系统由四部分组成：基体、粘结层、金属/莫来石复合涂层(MMC)和陶瓷层。复合涂层结构为莫来石颗粒被“包裹”在金属层片状结构中。随着涂层中莫来石含量的增加，涂层的结合强度不断下降，涂层的隔热性能有所提高。随涂层表面温度的升高，涂层的隔热温度也不断提高，涂层的最高隔热温度为132℃。1150℃的水淬热震试验表明：裂纹扩展是导致涂层失效的重要原因，随着涂层中莫来石含量的增加，涂层的抗热震次数逐渐减小。含有适量莫来石的MMC 的热导率和热膨胀系数介于粘结层和陶瓷层之间，降低了涂层之间的失配应力，提高了涂层的结合强度和抗热震性能。