热障涂层(Thermal barrier coatings，简称TBCs)是一种高温防护涂层材料，它具有良好的隔热效果，同时具有耐摩擦和耐腐蚀的能力，能够有效地降低高温耐热合金基底的工作温度，提高涡轮发动机的总使用效率，从而被广泛应用于航空、航天等领域。然而，热障涂层由于其本身的复杂结构和恶劣的服役环境导致涂层过早的剥落。本文研究了在CMAS腐蚀条件下，热障涂层系统的残余应力沿陶瓷涂层厚度方向的分布和断裂韧性的变化规律。研究的具体内容如下：第一，采用激光拉曼光谱法对8wt.%Y2O3部分稳定的ZrO2(8YSZ)热障涂层残余应力的轴向分布进行了研究，并得到了残余应力在腐蚀条件下和随热循环次数以及加热时间改变残余应力的演变规律。结果表明：热障涂层内部应力分布不均匀，没有经过腐蚀的等离子喷涂陶瓷层表面呈现较小的拉应力，沿深度方向变为压应力，且压应力逐渐增大。受高温氧化的陶瓷层应力随着加热时间的延长而增大。受高温腐蚀后的热障涂层表面应力增大，随着循环次数的增加，靠近表面深度的压应力不断减小，靠近界面的应力变化较小。物理气相沉积方法制备的热障涂层压应力要大于等离子喷涂热障涂层，随着腐蚀及热循环处理，具有与其类似的变化过程。第二，用Vickers压痕法对APS热障涂层腐蚀前后的陶瓷表面进行了压痕测试，得到其断裂韧性变化。采用考虑残余应力对应力强度影响的LEM模型来分析热障涂层表面的断裂韧性。维氏压痕实验结果表明，在117N的压制载荷下，用LEM模型计算得到的热障涂层表面腐蚀前后断裂韧性从2.15MPa·m1/2变化到3.45MPa·m1/2，表面残余应力从-79.6MPa变化到-180.7MPa，经过腐蚀的陶瓷层表面断裂韧性相比未经腐蚀的有所增大，残余应力也有同样的增大趋势，表明热障涂层表面的力学性能受到了腐蚀影响。第三，用Vickers压痕法对APS8YSZ热障涂层界面进行了压痕测试。采用考虑残余应力对材料断裂韧性的影响的界面压痕模型得到了腐蚀前后热障涂层界面的断裂韧性变化。热障涂层样品经过长时间高温腐蚀作用，使腐蚀物渗透到一定深度，采用LEM界面压痕断裂力学模型分析了热障涂层界面的断裂韧性。通过对热障涂层腐蚀前后界面的断裂韧性测试，在49N的压制载荷下，界面处的断裂韧性从0.12MPa·m1/2变化到0.72MPa·m1/2，残余应力值从-44.8MPa变化到-268MPa。利用纳米压痕法，考虑尺寸效应对硬度的影响，测试了基底的硬度及杨氏模量。总之，热障涂层中的残余应力是影响整个涂层寿命的重要因素之一，在本文中，我们研究了8YSZ热障涂层在腐蚀条件下的残余应力及断裂韧性值，得到的结果对热障涂层进行可靠性分析和寿命预测具有一定的参考价值。