中厚板生产是一个国家的工业基础，液芯大压下轧制工艺由于在铸坯减薄和提高铸坯内部质量方面起着重要的作用，被越来越多的应用于中厚板连铸。但是，液芯大压下轧制时，轧辊处于高温、低速、重载等多重恶劣工况条件下，表面极易发生龟裂导致辊子报废，直接影响生产效率。轧辊的质量和寿命直接关系着铸坯质量和生产效率，所以必须提高轧辊在极端条件下的使用寿命。热障涂层(TBCs)由于具有较低的热导率、良好的力学性能，作为隔热材料被广泛应用于航空航天领域的高温热端部件，有效延长了高温热端部件的使用寿命。本文采用等离子喷涂和“等离子喷涂+激光重熔”复合工艺在H13基体表面制备了两种热障涂层，创新性的将热障涂层应用于提高轧辊寿命方面。本文首先利用ABAQUS有限元软件对常规轧辊和热障涂层轧辊进行弹塑性有限元建模，对比了两种轧辊的温度、应力和应变的变化趋势，验证了热障涂层可以降低轧辊辊面温度，进而降低轧辊热应力以延长其使用寿命的可行性。经过多次试验，优化了等离子喷涂和激光重熔工艺参数，利用优化后的工艺参数制备了等离子喷涂和激光重熔试样，并利用SEM、EDS和XRD观察了其微观组织形貌，讨论了微观形貌对涂层性能的影响。利用显微硬度测量系统和拉伸试验机，对比了两种涂层的显微硬度和结合强度。结果表明，激光重熔工艺可以有效改善等离子喷涂的固有缺陷，实现陶瓷层与基体的冶金结合，表面硬度和结合强度明显提高。设计了热冲击实验和高温氧化实验，记录涂层的热冲击形貌和热冲击循环失效次数，绘制了高温氧化增重曲线，分别讨论了等离子喷涂和激光重熔热障涂层的热冲击失效机理和高温氧化机理。经过激光重熔处理后，等离子喷涂热障涂层的抗热冲击性能和抗高温氧化性能得到明显提高。“等离子喷涂+激光重熔”复合工艺在改善涂层性能，延长轧辊使用寿命方面有着很好的应用前景。