热障涂层的应用使发动机的使用温度和使用寿命有了大幅度的提升,掺杂稀土元素的新型荧光热障涂层已被证明在恶劣环境下也能够实现远程无接触的原位测温功能,但在航空领域的应用还需验证新型荧光涂层在航空飞行环境中性能较传统商用热障涂层是否存在差异。因此本文通过对新型荧光热障涂层在高温氧化循环环境中涂层微观结构、力学性能及光致发光效应变化进行讨论,评估其在航空环境中使用的可行性。主要研究内容有:1.以APS法成功制备出单层的YSZ:Eu涂层和双层YSZ:Eu/YSZ涂层。测试结果表明,两种新型荧光热障涂层界面形貌状态、孔隙率及表面微观形貌较传统热障涂层状态近似,Eu3+的掺杂未对涂层沉积状态产生较大影响。2.对试样进行1100℃氧化循环热处理,对比界面断裂韧性,结果表明,2mol%Eu3+的掺杂提高了系统内部界面断裂韧性,能有效阻止涂层内部裂纹拓展,对抵抗涂层断裂具有积极影响。3.掺杂2mol%的Eu3+降低了涂层热导率,氧化循环条件下较传统商用热障涂层能够减慢TGO生长,有效的改善了涂层的界面性能,防止涂层在氧化循环环境下过早失效。4.氧化循环热处理后,针对两种Eu3+掺杂模式的荧光热障涂层光致发光性能分析,两者均可检测出较强的荧光信号;Type A单层YSZ:Eu的光致发光强度明显优于双层Type B涂层系统,更有利于利用荧光信号信息实现远程测温功能和热历史原位检测。5.针对氧化循环和恒温氧化两种热处理方式对Type A单层荧光热障涂层进行了失效分析和光致发光性能变化对比研究。研究发现,样品在氧化循环热处理和恒温氧化热处理条件下失效部位分别为陶瓷层内部和粘结层界面;荧光强度随着氧化循环热处理时间的增加而升高的原因在于内部晶体生长,长时间恒温氧化出现荧光强度降低的原因则在于内部元素析出并在表面生成氧化物杂质影响内部荧光元素的能量吸收及发光。综上,稀土元素Eu3+的掺杂对涂层系统具有一定的积极影响,这些发现对于后续研究其在航空发动机中的应用具有一定意义。