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热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)是一种广泛应用在燃气轮机高温部件表面的保护涂层,起到对基体表面隔热和抗腐蚀氧化的作用,能够提高部件的使用温度,延长使用寿命。通常使用的材料为氧化钇稳定的氧化锆(Yttria-stabilizedZirconia,YSZ),但 YSZ 在超过 1200℃后会烧结加剧,发生相变,导致涂层失效,所以探寻新型热障涂层材料有重要意义。锆酸镧是目前最具有应用前景的候选材料之一,它具有良好的高温稳定性,低热导率以及抗烧结能力,然而由于其热膨胀系数较低,与粘结层热膨胀系数不匹配造成涂层热循环寿命短。为了延长锆酸镧涂层的寿命而对其进行改性,由于磷酸镧为可加工陶瓷,具有热膨胀系数高、韧性良好等特点,本文采用锆酸镧和磷酸镧组成的新型材料LaPO4/La2Zr2o7复合陶瓷材料热障涂层进行了研究,主要研究内容有:采用高温烧结法制备不同配比的LaPO4/La2Zr2O7复合陶瓷材料,采用等离子喷涂技术,在GH536基体上制备LaPO4/La2Zr2O7复合陶瓷层/NiCrAlY粘结层双层结构。采用两种方法制备喷涂粉,其一在复合陶瓷材料中加入粘结剂PVB,经筛选后得到粒径为100～250un,颗粒流动性良好;其二为采用雾化造粒法制备等离子喷涂粉,团聚颗粒粒径约为50μm,颗粒呈球形,粉体流动性良好。在粘结层上用激光熔覆技术制备Al2O3桩柱,使Al2O3桩柱与粘结层紧密结合为一体,改变涂层应力分布。在等离子喷涂制备的涂层表面进行激光熔覆重熔来进一步改性热障涂层。对复合材料热障涂层进行热循环实验,在高温1050℃烧结30h后自然冷却,通过XRD及SEM观察分析涂层性能。通过SEM观察热障涂层表面及断面形貌,发现涂层表面裂纹较多,随着磷酸镧含量的增加,细裂纹增多,粗裂纹减少,这证明磷酸镧对裂纹的扩展生产起一定的限制作用。粉末团聚颗粒熔化不完全,为熔化和半融化状态,陶瓷层出现层状结构。为了改变涂层热应力分布,在粘结层上用激光熔覆法制备Al2O3桩柱。采用等离子喷涂技术制备热障涂层,Al2O3桩柱与陶瓷层结合力较差,界线清晰,与粘结层结合力强,界面模糊,Al2O3桩柱对涂层起到一定的热应力分散的作用。为了能够更好的增加涂层的寿命,对等离子喷涂制备的涂层表面进行激光熔覆重熔,重熔后的陶瓷层表面瓷化,脆性增加,粗糙度降低,孔洞增加,降低了涂层的热导率,同时表面致密度提高。对所制备的热障涂层进行热循环实验,涂层在高温烧结30h后自然冷却,陶瓷层整体剥落失效。通过SEM观察涂层失效后的微观形貌,层状结构在热循环中起了决定性因素,脱落界面处于陶瓷层底部,并未与基体相连,层状结构是为本次涂层失效的主要原因,同时磷酸镧的掺杂增加了细裂纹孔洞等缺陷的比例,降低了涂层的热导率。通过分析XRD可以得知磷酸镧在涂层制备过程中与热循环过程中并未分解,涂层在热循环过程中形成少量或未形成TGO层。