随着“大推重比”这一先进燃气涡轮发动机发展趋势的日益明显,涡轮叶片的工作温度在持续升高,这必然对叶片上担负高温防护功能的热障涂层金属粘结层的服役性能提出了更高要求;然而,当前常用的包覆型MCrAlY涂层所形成的以氧化铬为唯一组分或主要组分的保护性氧化膜在高温氧化和热腐蚀环境中极易挥发,其高温防护性能难以满足越来越高的服役温度要求。可见,研制新型高温防护性能更优异的热障涂层金属粘结层已成为当务之急。鉴于传统铝化物涂层凭借NiAl金属间化合物优异的热稳定性一直在高温防护领域中扮演着重要角色,本文基于国内外研究现状的分析,提出采用激光熔覆技术在镍基高温合金表面直接制备以β-NiAl相为主要成分的NiAl涂层,并在其中引入不同含量的纳米CeO₂,从而进一步改善其高温防护性能,文中较为系统地分析了不同含量纳米CeO₂改性NiAl涂层与原始NiAl涂层（未添加纳米CeO₂的NiAl涂层）的微观组织与显微硬度,并从组织晶粒细化、亲氧元素扩散、β-NiAl相转变以及氧化膜生成机制等角度研究了高温环境下纳米稀土的纳米/活性元素效应对激光熔覆NiAl涂层高温防护性能的影响。本文的重点研究方向及初步成果包括以下5个方面:（1）以稀释率为评价指标,综合熔覆层表面平整性和横截面几何尺寸,对GH4033表面激光熔覆Ni Al涂层的工艺参数进行探索,分析了激光功率、扫描速度、压片厚度等单一性工艺参数对熔覆层成形质量的影响,并通过正交实验优化获得了本文实验条件下以大光斑直径制备NiAl熔覆涂层的最优工艺参数,即激光功率950W、扫描速度300mm/min、压片厚度0.5mm。（2）通过分析不同含量纳米CeO₂（1.5wt.%、3 wt.%、4.5 wt.%）改性NiAl涂层及原始NiAl涂层的微观组织（包括结晶形态、晶粒尺寸、物相组成、显微硬度等）,初步探讨了不同含量纳米CeO₂对NiAl涂层组织演变的影响及其规律。研究表明:纳米CeO₂改性NiAl涂层与原始NiAl涂层相比,其几何形状由典型的双弧状变为扁平状,涂层中的气孔、偏析等缺陷消失,晶粒被细化,涂层的显微硬度也更加均匀,涂层中主要物相成分为β-NiAl相,其中以添加3wt.%纳米CeO₂对涂层组织的改性效果最为明显。（3）考察了不同含量纳米CeO₂（1.5wt.%、3wt.%、4.5wt.%）改性NiAl涂层及原始NiAl涂层在1200℃高温环境下的氧化行为。研究结果表明:相比于原始NiAl涂层,纳米CeO₂明显改善了NiAl涂层的抗氧化性能,其亲氧元素的扩散速度亦远小于原始NiAl涂层。等温氧化100h后,氧化膜与涂层的界面处未见明显疏松,而且此时氧化膜基本上由Al2O3构成。从氧化动力学曲线可以看出,加入3wt.%纳米CeO₂的NiAl涂层的氧化增重最为平缓,即加入3wt.%纳米CeO₂的NiAl涂层的抗氧化性能最好,这与其对涂层组织的影响是一致的。（4）考察了不同含量纳米CeO₂（1.5wt.%、3wt.%、4.5wt.%）改性NiAl涂层及原始NiAl涂层在1150℃高温环境下的热腐蚀行为。研究结果表明:原始NiAl涂层经过80h热腐蚀后,涂层表面出现了一定程度的疏松现象,涂层表面氧化膜已经基本脱落,涂层内腐蚀严重;而添加CeO₂后,涂层表面形成了以α-Al2O3-Cr2O3为主的固溶氧化物体系,涂层内腐蚀的深度减小,其表面无明显的脱落和隆起。本文实验结果显示3wt.%纳米CeO₂改性后的NiAl涂层具备较好的抗热盐腐蚀性能。（5）考察了不同含量纳米CeO₂（1.5wt.%、3wt.%、4.5wt.%）改性NiAl涂层及原始NiAl涂层在1000℃高温环境下的热震行为。研究结果表明:原始NiAl涂层经过30次热震循环后,其表层以及涂层与基体的界面处均出现了裂纹,而纳米CeO₂改性后的NiAl涂层在界面处无明显裂纹,其表层裂纹也很少,可见纳米稀土通过改善涂层组织进而大大抑制了涂层热冲击裂纹的形成。本文实验结果显示3wt.%纳米CeO₂改性后的NiAl涂层具备较好的抗热震性能。