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热障涂层的失效通常发生在陶瓷层/热生长氧化物层(TGO)/粘结层的界面或靠近界面附近的陶瓷层中，陶瓷层中微裂纹和界面处微裂纹通过相互扩展、连接最终导致涂层发生开裂或剥落，而残余应力是微裂纹萌生和扩展的驱动力，可见，通过实验表征经热考核（恒温热处理、热震及高温焰流热循环考核等）前后涂层中的应力分布对研究其失效机制至关重要。本论文工作以大气等离子体喷涂(APS)制备纳米团聚粉和常规微米粉氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)涂层以及等离子体喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备的YSZ涂层为研究对象，通过拉曼光谱法和荧光压谱法(PLPS)分别表征了涂层经热考核前后YSZ陶瓷层和热生长氧化物层(TGO)中的应力分布，对涂层性能的演化机制与失效机理进行了讨论。获得的主要结论如下: 1.实验验证了PLPS法表征APS-YSZ涂层TGO中残余应力分布的有效性。实验结果揭示了陶瓷层/TGO界面附近非α-Al2O3氧化物层(ASN和CSN等)的增厚导致TGO张应力的局域累积，易于引发微裂纹萌生和扩展。 2.APS-YSZ涂层经1100℃恒温热处理，促进了柱状晶生长和微裂纹愈合，弹性模量和显微硬度等力学性能也随之提高。由残余张应力诱发的垂直裂纹扩展和宽化降低了涂层的弹性模量，有利于涂层应变容限的提升。 3.靠近陶瓷层/TGO界面附近陶瓷层中微裂纹的扩展是对应区域TGO应力释放的重要机制。相比常规微米粉涂层，纳米团聚粉涂层在界面附近形成密集扩展的非贯穿型微裂纹显著降低TGO中应力，有效地改善了涂层的抗热冲击性能。 4.长时恒温热处理APS-YSZ涂层中TGO的增厚会导致陶瓷层/TGO界面对应临近波峰区域产生张应力，促使微裂纹的萌生和扩展，造成TGO与陶瓷层中微裂纹相互扩展、连接和贯穿，在陶瓷层/TGO界面处引发开裂失效，表现为“黑失效”。 5.首次将PLPS法“嫁接”应用于PS-PVD YSZ涂层TGO中应力分布的无损检测，粘结层预氧化显著改变了TGO的应力分布，但对陶瓷层的应力分布基本无影响。 6.经1100℃-水淬热震，PS-PVD涂层的TGO压应力先快速增加后维持在稳定水平;经高温焰流热循环考核，TGO压应力先迅速降低后维持在稳定水平。涂层经两种热冲击考核后陶瓷层中均由制备态张应力逐渐转变为压应力，并随着热冲击次数的增加而递增，相邻的数个柱状晶逐层发生脱落，有效地释放陶瓷层中的残余应力。