热障涂层广泛地应用于航空发动机中,它可以起到保护耐热合金部件,提高其在严酷环境下的工作温度的作用,是航空发动机上的一种关键材料。通常情况下,航空发动机内燃烧室的工作温度是在1400℃左右。在该服役温度范围内,氧化锆陶瓷层很容易发生四方相氧化锆到单斜相氧化锆的相转变。氧化锆单斜相和四方相之间的转变会伴随着5%左右的体积转变,使涂层在使用过程中产生巨大的相变应力,造成涂层的破坏。本文采用XRD、拉曼光谱、SEM和TEM等微观结构表征手段,对以电子束物理气相沉积法在氧化铝基底制备得到的氧化钇掺杂稳定的氧化锆热障涂层材料在1250℃、4 h下高温烧结和CMAS腐蚀前后的微观组织结构进行对比分析。其主要研究内容及结果如下:第一、在实验室中,人工制备了CMAS粉末并对其进行了热物理性能分析。通过对CMAS粉末的粒度进行测试,发现其粒径在15μm左右,满足进行热障涂层CMAS腐蚀试验所需颗粒尺寸要求;对CMAS粉进行XRD检测,结果表明CMAS粉末主要以非晶态存在,且经过高温烧结后的CMAS各成分之间没有发生明显的化学反应。对CMAS粉末进行的DSC检测显示CMAS粉末的融化起始温度是1170℃左右。根据研究需要,设计了如下的试验方案:原始样品、1250℃下保温4 h烧结试验、1250℃下保温4 h后CMAS腐蚀试验。第二、比较了烧结和CMAS腐蚀对TBCs陶瓷层中氧化锆相稳定性的影响。主要发现:烧结样品中氧化锆陶瓷层仍然保持原始样品中所具有的四方相氧化锆,没有单斜相的氧化锆（m-ZrO₂）的产生。而CMAS腐蚀样品中陶瓷层中除了主要存在四方相氧化锆外,在其上部区域的柱状晶内部出现了一些单斜相（m-ZrO₂）。单斜相氧化锆的分布比较零散,尺寸大概在几十到一百纳米之间。因此,我们认为CMAS诱导作用是YSZ发生相变的主要原因。第三、通过采用TEM对1250℃、保温4 h下CMAS腐蚀的YSZ陶瓷层进行进一步的微观结构表征;并对CMAS诱导下YSZ中单斜相的形成机理进行了研究。我们发现由于CMAS的催化和诱导作用,陶瓷层中钇元素发生扩散,产生类似“偏聚”现象,使得某些区域的钇元素含量高,这些区域氧化锆和氧化钇发生反应,生成Zr₂Y₂O₇相;而另外一些区域钇元素含量低,导致产生了有害的单斜相氧化锆。