钇稳定的氧化锆（YSZ）热障涂层（TBCs）由于一系列优良的力学性能和热学性能,成为了目前最广泛使用的热障涂层。然而随着发动机使用温度的升高,需要导热系数更低的材料。研究人员已经做了大量的研究来降低热障涂层的热导率。目前的研究主要集中于:在YSZ的基础上进行掺杂改性和开发新的材料取代YSZ。其中,在YSZ中掺杂Al₂O₃的方法得到了广泛的关注。本文以大气等离子喷涂YSZ和YSZ-Al₂O₃涂层为研究对象,研究了热学性能与涂层显微结构之间的关系,取得的主要成果如下:（1）800℃时,YSZ、YSZ-15 wt.%Al₂O₃和YSZ-35 wt.%Al₂O₃涂层的热导率分别是1.86、1.73和1.35 W/（m·K）。YSZ-Al₂O₃涂层与YSZ涂层相比具有更低的热导率,这是由于YSZ-Al₂O₃涂层晶粒更小,氧空位更多,以及Al和Zr的原子量相差较大。上述三个因素增强了声子散射,从而降低了热导率;（2）YSZ-Al₂O₃涂层的热膨胀系数较低是由于Al3+取代Zr4+使晶格常数变小。晶格常数的减小增加了晶格能,而热膨胀系数与晶格能成反比。此外,YSZ-35 wt.%Al₂O₃涂层的热膨胀系数远远小于YSZ涂层,这是由于Al₂O₃相的析出和非晶的形成。与Zr O2相相比,Al₂O₃相具有更低的热膨胀系数。同时,由于非晶相的原子排列比较松散,与相应的晶相相比,它具有更大的扩展容限。