中文摘要：

涡轮叶片热障涂层是所有防护涂层中工作环境最恶劣，几何形状、微观结构最复杂，失效机理最复杂而服役寿命最难以预测的一种涂层，但又是目前急需要在航空发动机应用的隔热防护涂层。如能找出评价热障涂层性能优劣的关键物理、力学性能参数，则为优化热障涂层的材料设计、制备工艺提供直接的依据和指导。本申请项目以"提高热障涂层防开裂、剥落失效的能力，指导热障涂层材料在航空发动机的应用"为目标，通过设计模拟热障涂层实际工况的试验模拟系统，发展无损的实时检测方法对实际服役环境、实际涡轮叶片热障涂层的温度场、表面应变、表面形貌以及损伤演化进行实时检测，并结合有限元模拟、量纲分析确立评价热障涂层性能优劣的关键物理、力学参数。通过对这些参数的实验表征与理论分析，建立他们与材料成分、制备工艺之间的关联，提高热障涂层的服役可靠性，并形成合理、科学的优化热障涂层性能方法体系。

结论摘要：

热障涂层是提高发动机服役温度最切实可行的办法，航空发动机推重比、可靠性、热效率的任何一点进步都将依赖于热障涂层技术的发展。然而热障涂层的工作环境非常恶劣，几何形状、微观结构很复杂，失效机理也极其复杂从而导致其服役寿命最难以预测。如能找出评价热障涂层性能优劣的关键物理、力学性能参数，则为优化热障涂层的材料设计、制备工艺提供直接的依据和指导。本项目以“提高热障涂层防开裂、剥落失效的能力，指导热障涂层材料在航空发动机的应用”为目标，设计了模拟热障涂层实际工况的试验模拟系统，发展了无损的实时检测方法对实际服役环境、实际涡轮叶片热障涂层的温度场、表面应变、表面形貌以及损伤演化进行实时检测，分析了实际服役环境下的破坏机制，建立了失效概率模型，提炼出影响热障涂层破坏机制的关键因素，并发展了关键因素的表征模型、实验方法与装置。通过对这些参数的实验表征与理论分析，确定了喷涂热障涂层的优化工艺参数，改善了热障涂层显微组织，热震性能得到明显改善。