目前,在航天、航空等许多工业领域,各种热涂层技术已经广泛用于提高机械构件的性能,延长其使用寿命。而涂层与母材基体的完整性是构件安全的关键,涂层的结合强度成为评价涂层适用性的重要标准之一。电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备的热障涂层(TBCs)主要应用在航天发动机涡轮上,已经在航空领域起到重要作用。本文从断裂力学对涂层/基体界面结合强度分析出发,对热障涂层的力学性能、涂层的断裂行为基本特性、涂层与基体间界面的断裂参量计算等几个方面进行了研究。通过扫描电镜观察了EB-PVD制备的热障涂层(TBCs)的微观形貌,分析了各层成分,并分析了粘结层MCrAlY对于热障涂层性能的作用。通过三点弯曲试验测量了热障涂层的弹性模量(E),相同厚度涂层的E具有一定的分散性。通过对三点弯曲试样中热障涂层断裂行为的观察,发现涂层中某位置所受力矩达到一定值时,该处会产生垂直于界面的裂纹,故可将力矩是否达到临界值作为该位置产生裂纹的条件。有限元分析结果也证明了上述结论,对于三个不同位置的裂纹,当裂纹产生时该位置处界面附近的应力水平基本接近。提出在拉伸涂层试样的涂层与基体之间预制裂纹的方法,对采用有限元方法计算涂层/基体界面断裂参量(应力强度因子K和J积分)的方法进行了研究。模拟结果表明,在拉伸试样中拉伸载荷主导界面裂纹尖端附近区域,且拉伸效果远大于剪切效果。研究发现模拟试样的界面裂纹尖端附近存在K主导区,即K有效。