热障涂层广泛应用于涡轮发动机的高温部件以降低发动机表面热气流传至合金基底表面的温度。热障涂层服役环境随涡轮发动机进气口温度的提高日益恶劣,空气中漂浮的灰尘、火山灰等在服役过程中沉积于其表面并发生腐蚀作用。这些物质主要为钙镁铝硅混合物（CMAS）,当工件表面温度高于其熔点时会熔融粘附于热障涂层表面,发生腐蚀致使涂层剥落失效,严重威胁发动机安全。本研究中,先以粉体形态的研究进行初步探索,而后通过电子束物理气相沉积技术和大气等离子喷涂工艺制备Al₂O₃/SiO₂-YSZ热障涂层,采用真实火山灰代替人工CMAS作为腐蚀物模拟真实服役环境开展高温腐蚀实验。通过对实验结果表征分析,研究保护层的保护机理及缓解火山灰腐蚀的能力。主要研究内容如下:（1）对Sol-gel法制得的Al₂O₃和SiO₂粉体及所得火山灰进行微观形貌、元素成分以及相成分分析。结果显示,Al₂O₃和SiO₂成分及晶型均接近理想晶体;相较于人工CMAS,真实火山灰成分及相结构更为复杂,更接近真实腐蚀物质。对火山灰及其与Al₂O₃、SiO₂和Al₂O₃-SiO₂混合物的热物性能进行表征,结果表明混合物熔点相较于火山灰均有所增加,但增加程度不同,Al₂O₃-SiO₂相对效果最好,Al₂O₃与Al₂O₃-SiO₂效果相当,SiO₂最弱。（2）采用电子束物理气相沉积技术在Ni Cr Al Y粘结层上沉积柱状形貌YSZ涂层,随后通过大气等离子喷涂法于YSZ层表面制备Al₂O₃、SiO₂和Al₂O₃-SiO₂三种牺牲性保护层。通过SEM结合EDS对Al₂O₃/SiO₂-YSZ涂层微观形貌和元素成分进行表征,结果显示制得的YSZ涂层与Al₂O₃、SiO₂以及Al₂O₃-SiO₂三种保护层形貌结构良好,成分符合预期设计,各涂层之间结合性较好。（3）选取真实火山灰开展高温腐蚀实验,采用SEM、EDX和纳米压痕仪对样品进行表征分析,探讨Al₂O₃/SiO₂保护层缓解火山灰腐蚀机制和性能。结果表明随着腐蚀时间的增加,保护层厚度减小,火山灰在Al₂O₃-YSZ样品中无渗透,Si在Al₂O₃-SiO₂-YSZ样品中有轻微程度的下渗（来源于保护层）,在SiO₂-YSZ样品中渗入深度达～80μm。力学性能表征结果显示,Al₂O₃/SiO₂-YSZ热障涂层在腐蚀过程中YSZ层杨氏模量变化程度总体低于纯YSZ样品。总体而言,Al₂O₃层保护作用相对最优,Al₂O₃-SiO₂层次之,SiO₂层几乎不具备保护能力。