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目前先进航空发动机热部件的首选材料是单晶高温合金,高温防护领域最引人瞩目的是热障涂层,而最富开发潜力的功能材料之一是纳米陶瓷.该文集三个前沿课题于一体,以一种先进单晶镍基高温合金为基体,制备纳米热障涂层(TBC).纳米TBC中,隔热面层为大气等离子喷涂(APS)的8wt％Y<,2>O<,3>-ZrO<,2>(YSZ)纳米陶瓷涂层;处于基体与陶瓷层之间的抗氧化粘结层为NiCrAlY合金涂层.针对TBC失效集中在NiCrAlY粘结层表面,论文中着重测试了NiCrAlY涂层的高温氧化行为,在氧化铝膜的微观结构与DS涂层、单晶合金的氧化行为观察中均有新发现;首次采用纳米粉末制备得YSZ纳米陶瓷涂层,对其组织特征与结构稳定性进行了研究.主要结果如下:(1)粉末粒度与喷涂工艺等因素对影响涂层的组织性能,粉末颗粒越小,涂层组织越致密均匀,抗氧化能力越强;采用LPPS、DS、HVOF三种工艺得到的涂层相组成均为γ、γ与β相,其中LPPS涂层组织均匀成分纯净,抗氧化性能最好,DS涂层的硬度与粘结强度最高,HVOF涂层的性能居中.(2)950-1100℃恒温氧化与1050℃-室温间循环氧化,NiCrAlY涂层表现出良好的抗氧化能力,其中DS NiCrAlY涂层的抗氧化性能比LPPS涂层差,但两种涂层的抗氧化性能均明显优于单晶合金.无涂层防护的单晶合金不能生成保护性氧化膜,长期氧化时发生内氧化.(3)NiCrAlY涂层表面可生成致密α-Al<,2>O<,3>膜,氧化膜厚度呈抛物线规律增长,涂层的恒温氧化动力学曲线也呈抛物线规律增长,表明涂层的氧化能力很大程度上取决于氧化膜的生长与剥落.氧化后期,氧化膜区域出现孔洞,氧化膜局部剥落.(4)首次发现:涂层表面的α-Al<,2>O<,3>膜存在晶粒形态转变,由最初的柱状晶结构逐渐转变为等轴晶.(5)首次发现:在1050℃恒温氧化300h,DS NiCrAlY涂层试样与无涂层防护的单晶合金试样内有Al-N化合物,个别针片内Al、N原子比近于2∶1.(6)首次采用颗粒直径在30-50nm、晶粒尺寸约12nm的YSZ纳米粉末经大气等离子喷涂(APS)制备得到晶粒尺寸约20-30nm的YSZ纳米陶瓷涂层.(7)喷涂态YSZ纳米涂层内存在未熔颗粒、熔融区域与孔洞.(8)1050℃-1300℃时效处理,YSZ涂层晶粒生长较小.1200℃以下,品粒尺寸近乎无变化;1200℃以上晶粒缓慢长大,1300℃下晶粒生长速度约4nm/h.(9)时效处理后的涂层中无单斜相出现,YSZ纳米涂层具有良好的结构稳定性.