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热障涂层(Thermal barrier coatings，TBCs)是沉积在与高温环境相接触的构件表面，用以降低基体的工作温度，使其免受高温氧化和腐蚀的涂层材料。热障涂层的应用不仅可以提高基体抗高温腐蚀能力，延长热端部件的使用寿命，而且可以提高燃机工作温度，减少燃油消耗、提高其工作效率。热障涂层主要由高温抗氧化金属黏结层和起隔热作用的陶瓷面层组成。黏结层抗氧化能力的提高和黏结层/陶瓷层界面的热氧化层(TGO)相关，其中产生的致密Al2O3层对于氧和金属离子均具有低的扩散率，且具有相当高的热和化学稳定性，可以对黏结层和基材进行有效的防护。因此，如何在服役过程中在黏结层表面形成连续致密的Al2O3保护层成为改善热障涂层使用性能的关键。另外，陶瓷面层的热物理性能亦对热障涂层的隔热效果产生显著影响。
本论文分别用真空(VPS)和大气(APS)等离子体喷涂的方法制备CoNiCrAlY(质量分数为Co32Ni21Cr8A10.5Y)黏结层，并对黏结层进行真空退火、物理气相沉积等后处理，研究其对黏结热氧化行为的影响，探讨涂层的破坏机理；同时对YSZ(8wt% Y2O3稳定的ZrO2)面层的喷涂工艺进行优化，以期获得隔热效果良好、服役寿命长的CoNiCrAlY/YSZ热障涂层。本论文取得的主要结果有：
1.分别用VPS和APS方法制备CoNiCrAlY黏结层，发现VPS黏结层较APS黏结层更为致密，且可减少喷涂过程中的氧化，黏结层内部的氧化物含量较少。在热循环过程中，VPS黏结层的热障涂层更易于黏结层/陶瓷面层界面上形成连续致密的Al2O3保护层，其TGO层中含(Cr，Al)2O3+(Co，Ni)(Cr，Al)2O4+NiO(CSN)、(Cr，Al)2O3+(Co，Ni)(Cr，Al)2O4(CS)等混合氧化物较少，TGO层厚度更薄，且较均匀。
2.对VPS-CoNiCrAlY黏结层进行真空高温(1120℃)退火处理后，铝元素在黏结层表面富集，形成Al2O3膜。此种保护性Al2O3膜的形成，能有效提高涂层的抗氧化性能。热循环过程中，在黏结层/陶瓷面层界面上形成均匀连续的Al2O3层，产生的混合氧化物CSN、CS等较少，TGO层厚度更薄。
3.采用PVD方法在VPS黏结层表面预沉积Al2O3膜，能进一步阻碍氧的渗透，促进黏结层在热循环过程中铝的选择性氧化，在黏结层/陶瓷面层界面上形成连续、致密的氧化铝保护层，从而减缓TGO层的生长速率，达到延缓热障涂层氧化剥落的目的。
4.YSZ涂层热物性能与等离子体喷涂工艺参数密切相关。随着喷涂功率的提高，YSZ颗粒在射流中的温度逐渐上升，速度也相应提高，涂层表面相对趋于平整，气孔率下降，热导率升高。在较小的功率下制得的涂层具有较高的气孔率和较低的热导率，适宜用作热障涂层面层材料。但过小的功率，会使涂层中存在过量的为熔融区域，结构过于疏松，涂层易于破坏。