氧化锆陶瓷由于熔点高，密度小，热导率低，热膨胀系数与高温合金相近，而成为热障涂层的首选材料，本文的工作是在高温合金GH4141上实现高结合力氧化锆涂层的制备。为达到这一目标，试验过程分两步进行：首先利用电子束依次在高温合金上蒸镀连接层和陶瓷层，随后通过真空加热来促进元素间的扩散，从而显著提高陶瓷与基体间的结合力。为了探究连接层成分对膜层性能的影响规律，试验过程中选用了三种不同配比的连接层材料。经过一系列的测试，发现配比为Ti-31.171wt.%，V-68.600wt.%，Cr-0.232wt.%的复合膜层性能最好。仅仅依靠电子束蒸镀过程中的基板预热，只能实现原子的小范围迁移，获得较薄的过渡层和相对较弱的膜基结合力，因此需要后续的真空加热来补充原子的能量，促进原子的扩散及界面反应的进行。为此，研究过程中进行了真空扩散连接的尝试并探索了加热温度对膜层性能的影响规律。对试件在1200°C和1300°C下分别保温20分钟进行连接，试验结果表明：温度越高，元素扩散迁移的路径就越长，过渡区的范围就越大。电子束蒸镀得到的膜层，其厚度一般在微米级别。由于陶瓷和基体热膨胀系数差异较大，所以进行加热连接的时候，高温在促进原子扩散的同时，也会在升温和降温的过程中，产生界面残余应力，两者的综合作用决定了最终的膜基结合力。在1300°C进行高温连接时，膜层表面会产生皱曲，该现象表明过高的连接温度对膜层表面性能是不利的；在1200°C进行连接时，膜基结合力得到提高的同时，膜层表面形貌也变化较小。本课题的研究结果表明：微米级的膜层厚度决定了它们与大尺寸工件的扩散连接存在很大差异。首先，电子束的蒸镀作用拉近了被连接件间的距离，原子小范围的迁移就可以实现它们的界面连接。但是较薄的膜层厚度对应着较小的膜层强度，一旦连接过程产生界面残余应力，就更容易导致界面开裂和失效的发生。