地面燃机燃烧室内壁除了长期承受高温外,随着检修次数不断增多,涂层会经受由于温度变化引起的热疲劳环境。燃烧室热障涂层典型的特点是涂层厚度大(几百微米～几毫米),因此本研究重点关注厚热障涂层的热疲劳行为,分析涂层断裂机理。实验中,采用F6喷枪在哈氏合金(Hastelloy-X)基材上先后制备NiCoCrAlY合金底层和YSZ陶瓷面层,陶瓷面层的厚度约350微米。制备了两种孔隙率的陶瓷层,孔隙率分别为4-6%与8～10%。热疲劳试验的温度循环条件是1100℃保温1小时后空冷至100℃。本研究建立了一种限元模型,研究不同类型裂纹引起的底层/面层界面处材料应力强度因子变化(K_Ⅰ,K_Ⅱ),进而推断涂层断裂机制。结果表明,较高孔隙率涂层具有较长热疲劳寿命,这与涂层的杨氏模量及断裂韧性有关。底层氧化和面层裂纹扩展是造成陶瓷层断裂的原因。模拟结果证明,由陶瓷中裂纹扩展并进入界面氧化膜可引起较高的断裂驱动力,所以这种裂纹扩展模式是导致面层断裂的主要原因。另外,本文还介绍了新研制的火焰热冲击试验平台及相关研究工作。