目前，提高航空涡轮发动机推力和工作效率的方法有两类：(1)提高发动机的增压比和冷却效率，但需要消耗发动机的部分能量；(2)提高燃气进气温度，但受高温合金熔点的限制、该方面的发展越来越困难。热障涂层可以在热端部件与高温气体之间形成一个隔热和防腐层，从而延长发动机的工作寿命、提高发动机操作温度和效率和降低发动机的冷却需求。当前，长期使用的热障涂层材料YSZ的最高表面耐热温度低于1473K。为了进一步提高涡轮发动机的工作温度，需寻找可以在更高温度(1523K)下使用、性能优于YSZ的热障涂层材料或系统，这也是本论文工作的重点。　　 La2Zr2O7是一种近年才提出的引人关注的热障涂层材料，该材料热导率较YSZ低，而且具有高的热稳定性，但是，由于该材料的热膨胀系数和断裂韧性较低，单一的La2Zr2O7材料制备的涂层的热循环寿命比YSZ的短很多，限制了其实际的应用。相对而言，YSZ热膨胀系数和断裂韧性较高，但热导率较高、只能在1473K以下保持相稳定性。综上所述，将La2Zr2O7与YSZ结合起来形成双陶瓷层结构(La2Zr2O7覆盖在YSZ层上)，一方面可以为YSZ提供高温保护，另一方面也可以缓解La2Zr2O7陶瓷层与粘结层间热膨胀不匹配应力。采用大气等离子喷涂技术制备了不同厚度比双陶瓷层热障涂层。高温1523K下，双陶瓷层结构热障涂层中La2Zr2O7层和YSZ层界面处并不会发生破坏涂层系统稳定性的化学反应，La2Zr2O7和YSZ之间的高温化学稳定性使它们可以结合起来制备双陶瓷层结构热障涂层。双陶瓷层热障涂层热循环寿命强烈依赖于YSZ层与La2Zr2O7层厚度之比，具有合适YSZ层与La2Zr2O7层厚度比之双陶瓷层热障涂层的热循环性能优于单层La2Zr2O7和YSZ热障涂层。探讨了不同厚度比双陶瓷层热障涂层的失效机理。　　 通过将La2Zr2O7与YSZ结合起来形成双陶瓷层结构，可以有效的克服La2Zr2O7热循环寿命较YSZ短的缺陷。通过进一步提高La2Zr2O7热膨胀系数、断裂韧性或降低La2Zr2O7热导率，可望相应的提高双陶瓷层热障涂层的热循环性能。采用Nd2O3取代La2Zr2O7中的La2O3，其依然保持烧绿石结构。Nd2Zr2O7热膨胀系数较La2Zr2O7略有上升。热循环测试显示，YSZ层厚度为200μm的双陶瓷层热障涂层DLC200热循环寿命不仅长于YSZ单层涂层，而且也长于La2Zr2O7/YSZ双陶瓷层涂层，达到了其寿命的两倍(YSZ层厚度150μm。　　 尽管Nd2Zr2O7热膨胀系数大于La2Zr2O7，但仍然小于YSZ，其热循环寿命也较YSZ短很多，双陶瓷层结构是提高其热循环性能的一种有效途径。另一个可能的途径是进一步提高其热膨胀系数。由于包含CeO2的材料通常具有较YSZ高的热膨胀系数、低的热导率，考虑采用CeO2取代Nd2Zr2O7中的ZrO2。Nd2Ce2O7可以看作Nd2O3溶入CeO2形成的固溶体，该固溶体为萤石结构，其中1/8的氧位为空穴所占据。Nd2Ce2O7热膨胀系数(13×10-6K-1，373-1573K)远高于Nd2Zr2O7，而且值得注意的是，在整个测试温度范围内，Nd2Ce2O7热膨胀系数与粘结层合金的热膨胀系数基本保持平行。其热导率为1.51W·m-1·k-1(973K)，小于YSZ(2.17W·m-1·K-1，973K)。Nd2Ce2O7涂层热循环性能优于Nd2Zr2O7，但较YSZ差。因CeO2饱和蒸汽压较高，等离子喷涂过程中CeO2较易挥发，导致涂层组成的非化学计量比，一方面导致涂层热膨胀系数的下降，另一方面也导致涂层抗烧结能力的降低，一定程度上影响了其热循环性能。通过增加起始等离子喷涂粉末中CeO2的含量，可以获得接近化学计量比Nd2Ce2O7的涂层(Nd2Ce2.045O7.09)，该涂层显示了良好的热循环性能。