热障涂层广泛应用于航天航空、燃气发电、化工、冶金等众多领域。传统微米热障涂层脆性大、易开裂,纳米热障涂层相比传统的微米热障涂层,脆性降低,韧性提高。本文采用经1250℃煅烧处理2小时的ZrO₂-8wt.%Y₂O₃纳米团聚体粉末作为热障涂层材料,用NiCrAlY金属作为中间结合层,通过大气等离子体喷涂方法在镍板和不锈钢基体上制备了纳米结构ZrO₂-8wt.%Y₂O₃热障涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等材料分析检测手段对粉末及涂层样品进行检测分析,研究分析了纳米结构热障涂层在1100至1250℃高温氧化后涂层形貌、组织结构、晶粒大小和相组成变化等。开展了涂层热震实验,研究了涂层抗热震性能及涂层剥落失效现象。研究表明:喷涂态涂层中既有完全熔化粉末摊平堆垛良好的区域,也有未熔化或接近熔化状态的呈龟背状团聚体大颗粒,以未熔化或接近熔化状态的大颗粒为主。摊平区域则新形成了纳米晶粒,未熔化的团聚体大颗粒仍保持原来的结构,未发生明显变化。喷涂用团聚体粉末由单斜相、四方相和立方相三相组成,主要相为立方相,次之为四方相。纳米结构氧化锆热障涂层由四方相和立方相两相组成,以四方相为主。经高温煅烧后,纳米结构氧化锆热障涂层整体形貌无明显变化,新形成纳米晶发生长大现象;煅烧后涂层相组成由立方相和四方相组成,且随煅烧温度和时间的增加,立方相含量增加,四方相含量减少。纳米涂层热震性能相比于传统微米涂层有很大提高。