本文采用大气等离子喷涂纳米陶瓷团聚体粉末(ZrO2-8%Y2O3)制备纳米陶瓷热障涂层(NiCrAlY+ ZrO2-8%Y2O3)。与传统微米级陶瓷热障涂层相比较,系统地研究了纳米陶瓷热障涂层的微观组织结构与性能(结合强度、隔热性能、抗热冲击性能、抗高温氧化性能和高温稳定性) 特点和主要等离子喷涂参数(喷涂电流、喷涂距离、送粉率和次气流量)对纳米陶瓷热障涂层组织、性能的影响规律,并通过正交设计实验方法获得了最佳等离子喷涂参数。研究表明,等离子喷涂过程中,与常规微米级陶瓷粉末相比,纳米陶瓷团聚体粉颗粒的熔化特点不同。团聚体颗粒表面熔化,形成粗大柱状晶组织(大于100nm),其内部存在未熔化部分,仍然保持纳米结构。由纳米陶瓷团聚体粉末等离子喷涂制备的纳米陶瓷涂层,与传统陶瓷涂层相比,其表面更加平整、致密,孔隙和微裂纹更细小。涂层主要由熔化区和部分熔化区构成,前者来源于喷涂粉末颗粒表面的熔化部分,形成具有非纳米结构的涂层组织;后者是喷涂粉末颗粒熔化部分和未熔化部分的混合,形成具有纳米结构的涂层组织。在本文的工艺条件下,与传统陶瓷热障涂层相比,纳米陶瓷热障涂层具有更好的结合强度、隔热性能、抗热冲击性能,并且涂层有较好的高温稳定性。本文在研究单因素等离子喷涂参数:喷涂电流、喷涂距离、送粉率和次气流量对纳米陶瓷热障涂层微观组织和性能影响规律的基础上,通过正交设计实验方法获得了最佳等离子喷涂参数。研究结果表明,采用纳米陶瓷团聚体粉末等离子喷涂制备纳米结构热障涂层替代传统微米级热障涂层,可提高热障涂层的性能和使用寿命,具有重要理论和实际意义。