锅炉汽轮机作为现代电厂发电系统中的重要组成部分,对电厂的发电效率有着重大影响。发展700℃以上超超临界火电机组可以有效地提高燃煤利用率、降低能源消耗和减少CO2排放,是火电厂的发展方向。叶片是汽轮机的重要零部件,在汽轮机中承担着把蒸汽的热能转化为机械能的重要任务,其工作环境极其恶劣,一般发生高温氧化腐蚀、磨蚀和高温蠕变破坏。高温叶片材料的研究则是能否更快、更好地实现先进超超临界机组建造与运行的关键问题之一。热障涂层(Thermal Barrier Coatings, TBCs)是采用耐高温和低导热的陶瓷材料以涂层的方式与金属相复合,从而降低高温环境下金属表面温度的一种热防护技术,大幅度延长叶片工作寿命,提高发动机推力和效率。本文采用激光熔覆技术与等离子喷涂技术相结合的方式,在汽轮机叶片材料(304不锈钢与1Cr13不锈钢)表面制备热障涂层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对涂层的显微组织、成分分布、物相进行分析,通过高温氧化与抗热震性试验,测试热障涂层的高温抗氧化性能与抗热震性能。结果如下：(1)采用不同激光功率与激光扫描速度(P=2.5kW/3kW;v=4、8、12mm/s)在基体表面熔覆CoCrAlY合金粉末,制备粘结层。各工艺参数下的熔覆层组织均匀、致密,无裂纹、气孔,并与基体形成良好的冶金结合,熔覆层硬度较基体有显著提升。通过各分析结果对比得出,激光功率2.5kW、扫描速度8mm/s的熔覆层质量最好；使用垂直与同向的层间扫描方式制备双层搭接熔覆层,搭接率为16.7%时,熔覆层表面最平整；(2)采用等离子喷涂方式在粘结层表面制备8w/%Y2O3-ZrO2(8YSZ)陶瓷层,喷涂厚度约200μm。对所得涂层样品进行高温抗氧化性能以及抗热震性能试验可知,样品在电阻炉中750℃恒温氧化108h后大约增重4.1 mg·cm-2,样品经过40次热震试验后表面陶瓷层大部分脱落；(3)热障涂层经750℃高温氧化后,陶瓷层残余应力约为496.5Mpa的压应力,粘结层残余应力约为23Mpa的拉应力,基体残余应力约为6Mpa的拉应力。通过激光显微拉曼光谱测量,可知热障涂层陶瓷层表面残余应力为434.78Mpa的压应力。