热障涂层用于燃气轮机热端部件,不仅可以显著提高燃气轮机的使用温度,延长热端部件的使用寿命,而且提高了燃气轮机的效率。目前所广泛使用的6⁸wt%Y₂O₃部分稳定的ZrO₂（6⁸YSZ）由于易发生相变,只能在低于1200℃的温度下工作。因此开发耐更高温度的新型热障涂层材料具有重要的意义。本文以Ta₂O₅、Y₂O₃、ZrO₂为原料,通过固相合成法制备了热障涂层材料Ta-YSZ和YSZ,并分别利用X-射线衍射、扫描电镜、热膨胀法和激光脉冲法表征了材料的相组成、显微结构、热膨胀系数与热导率。结果表明,热障涂层材料Ta-YSZ和YSZ的相成分均以四方相为主,但YSZ中含有单斜相,而Ta-YSZ不含单斜相。Ta-YSZ显微结构较YSZ均匀。Ta-YSZ的热膨胀系数大于YSZ,热导率小于YSZ。这有利于改善热障涂层的使用性能。利用电子束物理气相沉积法（EB-PVD）制备了Ta-YSZ热障涂层。分别利用X-射线衍射和扫描电镜表征了沉积态涂层的相组成和显微结构。结果表明,Ta-YSZ热障涂层具有典型的EB-PVD制备热障涂层的柱状晶结构,其相成分以t/t′相为主。另外,评价了Ta-YSZ热障涂层的抗氧化性能和热循环性能。经过恒温静态氧化试验1200h后Ta-YSZ热障涂层失效;热循环寿命为600次。t/t′相的分解和Ta₂O₅的析出是造成Ta-YSZ热障涂层在恒温静态氧化试验和热循环试验中失效的主要原因。