热障涂层作为一种热防护涂层，在航空、航天、电力、机械、冶金、化工等领域已经得到广泛应用，国内外已对热障涂层的材料、工艺、性能进行了较为深入的研究。近年来，纳米热障涂层制备引起人们的重视，当涂层晶粒尺寸达到纳米级时，涂层材料的力学、电学、热学、抗摩擦磨损和抗腐蚀等性能都得到不同程度的提高，纳米涂层具有比传统涂层更为优良的性能。 本文立足于实际工程的需要，通过单参数试验，以结合强度为指标，得出工艺参数的选择范围，通过正交试验，以结合强度和沉积率为指标，优化出纳米氧化锆热障涂层喷涂的最佳工艺参数，验证试验表明，使用优化后的工艺参数进行喷涂，涂层结合强度可达33Mpa，沉积率为75﹪。水冷热震试验表明，纳米氧化锆涂层可经受22次1050℃的水冷热震循环。隔热试验实验结果表明，随着温度的不同，纳米氧化锆涂层具有(300～600)℃的反射及(100～200)℃的传导阻热效果。通过在C/C复合材料表面喷涂纳米氧化锆涂层的试验，初步探讨了纳米氧化锆涂层在C/C复合材料表面上的应用。测试了不同结合层的氧化锆涂层的结合强度，并进行了等离子烧蚀。结果表明，使用SiC为过渡层的涂层，结合强度约为2．3Mpa。烧蚀实验表明，有纳米氧化锆涂层的C/C复合材料烧蚀性能优于无涂层试样。