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热障涂层(TBCs)是应用于航空发动机上保护恶劣环境中工作的金属部件和提高发动机效率的一项关键技术。随着发动机推重比的提高，燃烧室内燃气温度不断升高，热障涂层的火山灰腐蚀失效已成为制约其使用寿命的突出问题，应用多种微观表征方法获得详细的微结构信息是分析热障涂层破坏机理的重要途径。本文为研究高压涡轮叶片用TBCs火山灰沉积后的失效行为，首先，用真实火山灰(VA)和人造火山灰(AVA)高温腐蚀了电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备的7wt%Y2O3stabilized ZrO2(7YSZ) TBCs；然后，采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测试分析了陶瓷层的腐蚀微结构演变结果；最后，比较了真实火山灰与人造火山灰对热障涂层腐蚀的异同，揭示了火山灰中微量元素(比如Fe)在热障涂层腐蚀过程的作用。主要研究结果如下：通过对日本樱岛火山灰的热化学性能测试发现：火山灰是由一系列不同比率的造岩矿物组成，硅酸盐和石英所含Si转化为SiO2占总氧化物的60%，同时富含的Fe以Fe2O3和硅酸盐阳离子形式存在；实验用真实火山灰粒径d90=10.3μm，熔化时有宽的软化/熔化温度范围，吸热曲线峰值为1180°C，而人造火山灰C10M7A13S70存在准熔点，1250°C熔化吸热量最高。1150°C时，保温1h，TBCs表面沉积的火山灰半软化；4h后，顶部陶瓷层柱状晶尖端处生成了ZrSiO4，经确定为火山灰与YSZ化学反应的产物，但无单斜相ZrO2。24h时，TEM分析发现柱状晶表面存在腐蚀方坑，腐蚀坑边缘形状由原子密度大、腐蚀速率低的(001)晶面控制；柱状晶缝隙中填充物质的组成与形态跟化学环境相关，顶部位置为非晶态的火山灰，而靠近YSZ/Al2O3界面则是结晶的钙长石(CaAl2Si2O8)，富铝的YSZ/Al2O3界面有利于钙长石析出；同时钙长石存在的界面区域发现了裂纹，钙长石(CaAl2Si2O8)的形成将产生生长应力和热应力，所以裂纹将优先在此位置产生并扩展。1250°C时，真实火山灰和人造火山灰腐蚀过的柱状晶转变为颗粒填充的网络结构，YSZ涂层表面都有ZrSiO4生成，界面都有CaAl2Si2O8出现，但YSZ仍为c/t-ZrO2；TEM分析发现，当TBCs被两种不同的火山灰腐蚀后，陶瓷层形貌都受到了严重的破坏，界面处出现大量的球形颗粒，而人造火山灰腐蚀时，柱状晶缝隙中有球形m-ZrO2析出，表明Fe等元素对陶瓷层腐蚀形貌和物相分布无直接影响。1400°C时，AVA/YSZ界面处出现新的反应产物Ca2Si4ZrO12，陶瓷层开始转变为单斜相ZrO2。