热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)具有隔热性能优异、抗腐蚀等特点,已在飞机涡轮发动机、燃气轮机等高温工作条件的部件中获得广泛应用,然而在工作时常常受到玻璃态物质(CaO-MgO-Al2O3-SiO2, CMAS)的影响。本文主要研究了高温下CMAS导致氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)热障涂层开裂以及失效的机制,重点研究了CMAS与YSZ反应作用机理。为了更好地描述CMAS对TBCs应力场的影响,本文采用ANSYS有限元的方法,对应力场及位移场进行模拟分析,模拟结果表明,CMAS在高温下由固态变为熔融状态,其进入TBCs的孔隙中,当温度骤降后,CMAS凝固到缝隙中,由于热膨胀系数的不同,导致涂层中存在巨大的拉应力,当裂纹为非均匀分布时其应力场分布不均匀,同时产生较大的剪切应力,当应力达到材料屈服极限时将产生裂纹,同时将所得结果和试验结果相比较,结果也显示二者结果相似。针对CMAS侵蚀导致YSZ热障涂层失效的研究,分别采用涂敷和混合烧结两种方式展现CMAS与YSZ的反应作用,涂敷方式进行了YSZ基体材料的不同、基体烧结温度的不同、CMAS成分的不同和整体烧结温度的不同四个方面的研究,混合烧结方式进行了烧结温度不同和CMAS所占比例不同两个方面的研究,最终采用扫面电镜、能谱仪和X射线衍射等技术进行分析测试,从而对CMAS致使YSZ开裂剥落的作用关系进行了研究。实验结果表明,CMAS高温下融化进入YSZ晶粒间的空隙中,由于热膨胀系数、比热容、泊松比等物理参数的差异产生热应力,在冷却后会引起YSZ开裂。YSZ不仅会由CMAS的热机械作用发生断裂,而且两者会在YSZ表面形成一个化学反应区,裂纹也主要产生在这个区域。制备工艺相同,YSZ中Y元素的含量不同时,在CMAS的作用下都会造成YSZ基体中出现贫Y区域,此区域会加速YSZ的劣化,产生相变,相变导致体积的变化并引起剪切应力增大,导致YSZ开裂；1500℃烧结的基体要比1300℃烧结的YSZ致密,CMAS进入YSZ量就少,对于YSZ的损伤较小；实际沙尘要比配制CMAS对YSZ的侵蚀更为明显,由于两者的主要成分相似,所以发生的反应作用机制也相似；CMAS与YSZ发生相互作用,1350℃要比1240℃的反应剧烈,温度越高,发生相变以及产生热化学作用的可能性就越大,CMAS对YSZ的侵蚀也越严重。CMAS在高温下会与YSZ产生化学反应,主要是与CMAS中Si和Ca两元素的扩散有关,与YSZ中的ZrO2生成Ca-O-Zr化合物以及Si-O-Zr化合物,会造成元素扩散,形成某种析出与溶解机制,导致YSZ失效。