热障涂层陶瓷材料被广泛应用在航空发动机、涡轮机、汽轮机叶片等热端部件上。它为保护高温合金基体免受高温氧化、腐蚀、磨损等破坏起到关键的作用。由于热障涂层的服役环境恶劣,热障涂层需要承受较高的温度,在高温下会发生结构退化甚至失效。因此,研究高温退火过程中EB-PVD YSZ热障涂层柱状晶结构退化能够为改善和提高热障涂层的性能提供科学依据。本文利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜对热障涂层原始样品、1250℃高温退火后4h、12h、24h、48h的样品进行分析,研究高温退火过程中热障涂层的本征微观结构退化,取得了如下的研究结果:通过X射线衍射和拉曼光谱对高温退火前后的热障涂层的相组成进行分析,高温退火前后热障涂层的相组成基本没有发生改变,主要存在t和t’相的ZrO2。热障涂层柱状晶有择优取向,即热障涂层柱状晶具有沿<100>方向生长的趋势。通过扫描电镜和透射电镜对高温退火前后的热障涂层的微结构进行分析,可以得到如下结论。原始的YSZ热障涂层柱状晶具有“羽毛”状的枝晶结构,柱状晶边界处的“羽毛状”枝晶间也存在晶界,柱状晶内部存在大量与柱状晶生长方向平行的晶界。在高温退火后,“羽毛”状的枝晶结构会退化成高低起伏的“锯齿”状结构,与此同时在热障涂层柱状晶内部会出现沿着柱状晶内部晶界和“羽毛状”枝晶的晶界排列的纳米孔,纳米孔的形成原因是空位聚集成空位团;随着退火时间的延长,高低起伏的“锯齿”状结构会变平滑,相邻的柱状晶相互融合,热障涂层柱状晶内部空位团的密度和尺寸增大。这些空位团可能促进柱状晶羽毛状结构退化,相邻柱状晶相互融合,诱导裂纹沿空位团扩展,使热障涂层失效。