随着科技水平的发展以及社会的需求,航空航天发动机、燃气轮机高温部件对热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）隔热能力的要求越来越高。因此,提高热障涂层隔热能力和使用寿命对我国航空航天事业的发展至关重要;大气等离子喷涂（Atmospheric Plasma Spraying,APS）技术制备的热障涂层广泛应用于航空航天发动机、燃气轮机的高温部件,TBCs是具有多层结构、隔热保护作用的功能性涂层,具有较低的热导率、优良的隔热性能,且APS所制备的热障涂层具有典型的层状结构;为了提高APS技术制备的TBC的导热和力学性能,本研究利用APS技术制备的TBC具有层状结构的特性,在等离子喷涂制备热障涂层的过程中通过改变层间粒子界面结合角度制备出一种新型层间界面结合的热障涂层,并结合实验与数值模拟研究其导热性能、力学性能的演变,优化层间结合角度。（1）使用大气等离子喷涂技术制备出同向旋转和交错旋转不同粒子界面结合角度热障涂层,粒子界面结合角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。通过X射线衍射仪（XRD）对陶瓷层粉末、热障涂层陶瓷层进行物相分析,研究发现其物相基本无差异,均为单斜相和四方相氧化锆;通过扫描显微镜（SEM）对热障涂层进行显微组织分析,研究发现层间粒子界面结合角度90°热障涂层的纵截面孔隙较为密集,层间结合最优,层间结合区最小。（2）使用激光闪光法、维氏硬度法、压痕法研究同向旋转和交错旋转不同粒子界面结合角度热障涂层的导热性能和力学性能。研究发现层间粒子界面结合角度90°热障涂层热导率最低,为1.609W/m·K,与常规等离子喷涂热障涂层相比,热导率降低8.9%,硬度提升63.7%,断裂韧性提升29.7%,在保证足够硬度的情况下提高韧性,有利于提高TBC的抗断裂破坏能力,为高隔热长寿命TBC奠定基础。交错旋转层间粒子界面结合角度75°热障涂层的断裂韧性最高。（3）使用Solid Works软件建立同向旋转和交错旋转不同粒子界面结合角度热障涂层模型,粒子界面结合角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。使用Ansys软件,对同向旋转和交错旋转不同粒子界面结合角度热障涂层模型进行导热和力学模拟,分析热障涂层等效热导率以及其变形能力。研究发现层间粒子界面结合角度90°热障涂层等效热导率最低,为0.834W/m·K,交错旋转层间粒子界面结合角度75°热障涂层陶瓷层的抗变形能力最强,变形量为0.364×10-10m。