为了保证航空发动机以及燃气轮机的热端部件在高温下有稳定的性能,通常使用热障涂层对机体进行防护。目前广泛使用的氧化钇稳定氧化锆（YSZ）热障涂层的性能已经不能满足高速发展的航空发动机的使用需求。研究发现在YSZ中掺杂其他金属氧化物来提高相变温度,从而制备出耐高温、耐腐蚀及抗氧化等性能更为优异的热障涂层陶瓷材料。热障涂层的微观裂纹作为影响热障涂层力学性能的重要因素,其成因及扩展的研究成为改进热障涂层力学性能的研究热点之一。但是热障涂层的微裂纹尺度为纳米级,而且与涂层力学性能之间的关系并不明确,所以很难通过实验的方式观察。本文针对氧化铝掺杂YSZ,研究掺杂YSZ陶瓷微裂纹成因及微裂纹的扩展对涂层力学性能的影响。实验研究方面使用电子束蒸发镀膜机分别制备YSZ涂层以及不同掺杂量的氧化铝掺杂YSZ涂层,并通过SEM对样品表面形貌进行表征;使用XRD衍射仪分别得到两种涂层的晶相结构。使用动态机械分析仪（DMA）分析涂层的阻尼性能。模拟研究方面采用分子动力学模拟的方法,分别建立YSZ和氧化铝掺杂YSZ的理想模型以及微裂纹模型。通过对模型施加循环应力作用,输出力学加载过程中分子动能、位置等参数分析微裂纹的形成及扩展机理;通过模拟得到不同条件下的应力-应变曲线、应变能及阻尼因子等参数,得到微裂纹缺陷对涂层力学性能阻尼作用的微观机理。实验结果表明,氧化铝的掺入对涂层起到了一定程度的影响,随着氧化铝的不断掺入,涂层的阻尼性能先增大后减小,说明掺入一定量氧化铝对涂层的力学性能有较大的提高。模拟研究表明,模型经过氧化铝掺杂后,在相同的应力作用下消耗了更多的能量,说明掺杂模型具有较好的阻尼性能。从得到的微裂纹处原子的能量分布及位置分布可以看出,掺杂模型的微裂纹处原子扩散更加均匀,对于防止裂纹扩展所导致的涂层失效有更好的效果。