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热障涂层（Thermal Barrier Coating,TBC）是沉积在燃气轮机高温部件表面的陶瓷涂层,可以有效提高燃气轮机热效率并延长其使用寿命。作为一种重要的TBC候选材料,稀土复合氧化物铈酸镧（La2Ce2O7,LC）具有极低的热导率和较大的热膨胀系数,且在1673 K时有良好的相稳定性,然而其低温收缩和低断裂韧性限制了LC的实际应用。因此,消除低温收缩和提高断裂韧性,特别是高温断裂韧性,将有助于推进LC涂层应用在高于1473 K的服役环境中。本论文围绕大气等离子喷涂（Air Plasma Spraying,APS）制备LC基涂层展开研究。通过高价阳离子Ta5+置换LC中部分Ce4+合成了La2Ce1.7Ta0.3O7.15（LCT）固溶体,并采用APS技术制备了LCT涂层。研究表明,LCT涂层为缺陷型立方萤石结构,在室温至1573 K之间具有优异的高温稳定性,低温收缩现象被有效抑制但没有被完全消除;LCT TBC具有比LC TBC相对较好的抗热震性能（1273 K）;考虑到喷涂粉末中各组元的饱和蒸汽压不同会导致涂层组分偏离目标化学计量比,通过优化喷涂粉末组分成功制备了接近化学计量比的LCT涂层,进一步提高了LCT涂层的综合性能,但最终TBC因热膨胀不匹配应力和陶瓷面层断裂韧性差及层间结合强度弱等原因在靠近金属粘结层的陶瓷面层内部剥落失效。通过控制APS喷涂功率制备了三种LCT涂层。研究表明,随着喷涂功率从30k W增加到42 k W,涂层组织变得更加致密,涂层中原子比La/（Ce+Ta）先缓慢增加后突然增大,涂层平均热导率逐渐增加,涂层平均热膨胀系数逐渐减小,而涂层的维氏硬度、杨氏模量及断裂韧性则均呈现先增大后减小的趋势,喷涂功率为36k W时制备的LCT涂层具有最佳的综合力学性能;喷涂功率对LCT TBC的热循环性能影响显著,低喷涂功率（30和36 k W）制备的LCT TBC具有更优的抗热震性能,陶瓷面层断裂韧性较低是TBC失效的主要原因。探究了8 wt.%Y2O3部分稳定Zr O2（YSZ）对LC涂层的增韧效果及韧化机制。研究表明,通过“混合—造粒—喷涂”工艺流程无法得到含有均匀分散t′-Zr O2的LC涂层,喷涂过程中YSZ与LC发生固溶反应,从而引起涂层体系断裂能增加,进而增强了涂层的断裂韧性;YSZ掺杂还改善了复合涂层的热物理性能及抗热震性能,20 mol%YSZ掺杂的LC涂层具有最优的综合性能,在相同条件下,它的热循环寿命是LC TBC的近8倍,热膨胀不匹配应力是造成TBC失效的主要原因。采用“造粒—混合—喷涂”工艺流程在30 k W喷涂功率条件下成功制备了含有均匀分散t′-Zr O2的LCT涂层。研究表明,YSZ-LCT复合涂层具有相对较大的热膨胀系数(7.2-10.1×10-6K-1,473-1673 K)、较低的热导率（0.37-0.52 W/（m·K）,298-1273 K）和相对较好的断裂韧性(1.44±0.21 MPa·m1/2),铁弹增韧、压应力场及裂纹偏转是主要的涂层增韧机制;然而,复合涂层在1323 K和1373 K下的热循环寿命分别为53次和9次,热膨胀不匹配应力是引起TBC失效的主要原因。