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针对低散热发动机主要部件铝活塞顶部制备热障涂层的需要，本文设计并用等离子喷涂法在铝基体上制备出梯度热障层，同时对其性能与组织结构进行研究，并用自制的设备评价其隔热特性。 本文通过分析选用ZrO2+8wt％Y2O3与NiCrCoAlY制备梯度热障层。抗热震和拉伸试验结果表明，带有低温生长镍层的梯度热障层结合强度较高，抗热震性能较好；SEM和金相显微观测结果说明，梯度热障层结构致密，由基体至涂层表面，形成一种无宏观结合界面的成分呈梯度变化的组织结构；XRD相分析表明，梯度层中存在t-ZrO2、Ni基固溶体和Al2O3相，而且衍射峰的强度变化体现了组元成分的梯度分布。本文自行设计安装的隔热试验装置，可有效评价涂层的隔热性能，并发现热障层中ZrO2含量大于50％的部分对涂层隔热效果有主要贡献。