高超声速飞行器用超燃冲压发动机需在超高温和超高压的极端条件下长时间工作,对其进行热防护极为重要。本文采用等离子喷涂工艺在不锈钢基体表面制备了氧化锆陶瓷热障涂层,对涂层的组成、微观结构与性能进行了表征,并在实验台上进行了中试实验,选题具有一定的理论意义与实际应用价值。论文取得了如下研究结果:(1)氧化锆陶瓷热障涂层以立方相为主,分为熔化区和非熔化区,熔化区具有典型的层状结构,孔隙不规则,二次生长的晶体尺寸约为76nm;非熔化区以小于1?m的未熔化颗粒为主。(2)热障涂层的表面硬度值约为413HV,结合强度为9~13mPa,孔隙率为10.30%,热导率为4~7W/m2K;10次热循环后,涂层开始从边缘剥落,16次循环后,涂层因大面积剥落而失效,涂层隔热温度75℃。(3)热障涂层与无涂层的延长段对比性中试试验表明,在速度Ma6、高度26km,温度1600K的工况下,试验150s,涂层使内壁温度降低74℃,冷却煤油温度降低83℃,隔热效果明显。在此基础上,再次进行涂层发动机燃烧室5s的热冲击点火试验,燃烧室在第3次试验时,凹腔后延转折处涂层出现少许裂纹。5次试验后可以看到明显脱落,8次试验后脱落的长度没有增加,但数量增多。本文研究了等离子喷涂在不锈钢基体上制备氧化锆热障涂层,采用某公司新型粉末体系,可承受极限1500℃的高温。对陶瓷热障涂层的综合力学性能、抗热震性能和隔热性能进行了测试和分析。研究了氧化锆陶瓷热障涂层在超燃冲压发动机上的应用。对涂层的高温隔热性能、抗热循环性能和抗热冲击性能进行了详细的研究。为以后研究陶瓷热障涂层破坏的机理问题,小流量煤油和涂层发动机机体传热过程的分析,热障涂层在发动机燃烧室中应用等问题做出了贡献。