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随着涡轮燃气温度的提高，航空涡轮发动机推重比得到提高，涡轮叶片工作在恶劣的高温、高压环境中，需要热障涂层保护叶片不被高温氧化和腐蚀，涂层材料与基体材料的物理性能不同，热物理参数相差很大，在涂层制备过程中可能产生各种缺陷，如裂纹、气孔、界面结合薄弱、厚度不均匀等，涂层的质量影响着叶片的使用寿命和可靠性。本文在分析热障涂层声学传播特性和超声水浸聚焦检测原理以及推导频谱分析法涂层厚度测量理论的基础上，采用OLYMPUS5077超声脉冲发射接收仪，水浸聚焦超声脉冲反射法，TDS3032示波器采集超声信号，结合超声显微镜和超声信号频谱分析评价涂层质量。试样的涂层为Al2O3和SiO2陶瓷涂层，基体为镍基高温合金和不锈钢，涂层厚度范围为20-140μm，用超声信号频谱分析无损测量涂层厚度，研究结果表明，对超声回波信号进行频谱分析后可得到对应的相位谱图，从相位图中可得到相邻两个极大值之间的频谱间隔,用涂层声速除以两倍的频率间隔即可得到涂层厚度值，将测量的每个试样的涂层厚度值与扫描电镜测量结果进行对比，最大绝对误差δ≤6μm，最大相对误差ε≤8%，满足工程需要。采用维氏显微硬度制造涂层表面裂纹和改变涂层与基体结合情况，利用扫描电镜对加载部位进行观察，观察结果表明，对于基体材料相同的试样，涂层中含脆性材料Al2O3成分比例大的试样更容易产生裂纹，与基体的结合情况更差，对于涂层材料相同的试样，镍基高温合金基体与涂层的结合情况比不锈钢基体与涂层的结合情况更好。利用频率为100MHzd的水浸聚焦探头和超声显微镜无法检测出涂层表面5kg和10kg载荷位置的表面损伤，但能检测出20kg以上载荷位置的表面损伤。从不同载荷位置波形幅值分布图可知，载荷越大，表面损伤越大，界面回波和底面回波信号幅度越低，试样涂层中Al2O3含量比其它试样高，涂层脆性大，加载后涂层与基体的结合情况越差。本文采用的超声信号频谱分析法可用于涂层厚度的测量，超声显微镜信号幅度分析法可用于定性表征涂层表面损伤及涂层与基体的结合情况，为涂层质量超声方法研究提供了新的方向。