热障涂层(thermal barrier coatings,简称TBCs)已成为现代航空发动机的关键防护材料，它能够有效降低涡轮叶片金属热端部件的温度、提高航空发动机的进口温度、减少燃油消耗，使金属部件避免受到高温氧化、冲蚀，从而延长高温合金的使用寿命。但是由于热障涂层系统本身结构复杂以及实际服役环境恶劣，导致热障涂层体系在无法预知的某个时刻、位置发生涂层的开裂、剥落失效。如果借用先进的检测技术获得不同载荷作用下热障涂层失效过程中关键参数的演变规律，则能为热障涂层的可靠性评估及寿命预测提供直接依据和指导。本文运用声发射(acoustic emission，简称AE)无损检测技术实时监测拉伸载荷及高温热冲击环境作用下热障涂层的失效过程，主要研究内容如下：第一，运用声发射技术实时监测拉伸载荷作用下TBCs失效过程中声发射参数的演变规律。通过快速傅里叶变换(FFT)分析不同裂纹源波形的特征频谱，并借助扫描电镜(SEM)来判定涂层的不同失效模式，得到了等离子喷涂热障涂层在拉伸失效过程中基底变形、表面垂直裂纹和界面裂纹所对应的特征频谱。通过对声发射事件数的分析，研究了热障涂层失效过程中表/界面裂纹扩展的过程，并提取了涂层失效的临界参数，计算得到涂层的断裂强度为45.73±3.92MPa及界面剪切强度为20.51±1.74MPa，其结果与相关文献结果一致。第二，综合运用声发射技术与数字图像相关技术，对拉伸载荷作用下热障涂层失效过程进行实时监测。通过对应变场数据及声发射信号的分析，得到了热障涂层失效过程中表/界面裂纹实时扩展的应变云图及损伤演变情况。结合剪切滞后模型，探讨了声发射事件数定义的损伤变量与裂纹密度之间的变化规律。通过对声发射参数的统计分析，发现热障涂层失效过程中幅值的分布符合幂律函数分布规律，比例系数b值的变化与涂层失效过程相关。第三，借鉴SEM对热循环前后热障涂层的微观形貌进行分析，发现热生长氧化层的厚度随热循环次数的增加呈指数函数增长趋势。探讨了在拉伸载荷作用下高温热循环对热障涂层拉伸性能的影响及热循环前后涂层失效行为的改变，且利用声发射技术实时监测了由于涂层内部的损伤而引起声发射事件数的变化。通过SEM微观形貌分析，发现热障涂层经历200次热循环后陶瓷涂层内局部区域出现了表面垂直裂纹及平行于陶瓷面的水平横向裂纹。第四，对某型号带热障涂层的涡轮叶片进行热冲击实验，并运用声发射技术对整个热冲击过程进行实时监测。通过对声发射信号的分析，发现热障涂层的损伤主要发生在加热及冷却阶段，且冷却阶段对涂层的损伤大于加热阶段。通过快速傅里叶变换对声发射波形进行频谱分析，发现热障涂层在热冲击循环作用下，在加热阶段主要失效模式为涂层界面裂纹的扩展，在冷却阶段由于涂层受拉应力影响失效行为主要为表面裂纹的扩展。