热障涂层（Thermal barrier coatings，简称TBCs）因具有良好的隔热、耐磨、耐蚀性，已成为发动机内部关键的热防护材料。但是由于热障涂层系统结构复杂、服役环境恶劣，常出现涂层断裂、剥落导致涂层失效，甚至导致灾难性事故。因此研究热障涂层的失效模式并得到其关键力学参数（如：表面断裂韧性、界面断裂韧性），可对热障涂层寿命预测及可靠性评估提供依据，并是失效研究的重要内容。本文我们利用无损检测方法监测热障涂层弯曲、压痕实验过程中涂层的损伤，并得到关键力学参数（如：断裂韧性等）。主要内容如下：第一，建立了热障涂层在弯曲载荷作用下表面断裂韧性的理论模型。然后利用声发射技术和数字散斑相关法实时监测了热障涂层弯曲载荷下的损伤过程。判断其失效模式，并通过声发射事件数和应变值随时间变化的拐点判断出热障涂层表面、界面裂纹产生的临界阈值。将临界阈值代入理论模型，得到氧化前后热障涂层的表面断裂韧性分别为1.005MPa·m^1/2和3.531MPa·m^1/2。并利用声发射参数对表面裂纹进行定量分析。最后分析了氧化对热障涂层表面失效影响。第二，阐述了应用压痕总裂纹长度法和声发射参数法求解热障涂层表面断裂韧性的理论模型。然后应用声发射技术对氧化前后热障涂层的压痕实验进行实时监测。区分了不同损伤产生的声发射信号，并得到总裂纹长度与声发射能量的线性关系。最后运用压痕总裂纹长度法得到未氧化热障涂层的表面断裂韧性为1.0MPa·m^1/2，运用声发射参数法得到氧化前后热障涂层的表面断裂韧性分别为1.645MPa·m^1/2和3.846MPa·m^1/2。并比较了不同测试方法得到的热障涂层的表面断裂韧性的结果，验证了压痕-声发射法表征热障涂层表面断裂韧性的可靠性。第三，根据Suo-Hutchinson模型，推导了热障涂层界面裂纹断裂韧性的理论模型。然后根据前面得到的临界阈值，计算得到氧化前后热障涂层的界面断裂韧性分别为2.13MPa·m^1/2和2.39MPa·m^1/2。运用小波分析对氧化前后热障涂层产生的声发射信号进行滤波，并利用声发射参数对界面裂纹进行定量分析。最后分析了氧化对热障涂层界面失效的影响。总之，本论文应用声发射技术较为系统地得到了在弯曲和压痕载荷下热障涂层的断裂韧性（Fracture Toughness）这一关键力学参数，为将来热障涂层寿命预测和可靠性研究提供重要的实验方法和参考依据，同时也拓展了声发射技术的应用领域。