热障涂层(TBC)广泛应用于燃气轮机，为金属热端部件提供热防护、腐蚀与侵蚀防护，从而提高热端部件的工作温度，改善燃气轮机的效率和延长服役寿命。当前，传统的TBC材料YSZ的长期使用温度低于1200℃，已经不能满足开发更高燃气温度的燃气轮机的发展需求。具有磁铅石结构的稀土六锚酸盐由于其很好的相稳定性和抗烧结能力，优良的断裂韧性，热导率低，以及相对较高的热膨胀系数是一类非常重要的新型高温热障涂层材料。本论文主要集中于研究基于磁铅石结构稀土六铝酸盐材料的TBC的制备、热物理性能评价、腐蚀失效评价、以及通过TBC结构的优化设计，发展长期使用温度高于1250℃、具有较长高温热循环服役寿命的新型TBC体系。　　采用大气等离子喷涂(APS)制备了ReMgAl11O19(Re=Nd，Sm，Gd)以及SrAl12O19四种磁铅石结构六铝酸盐TBCs，研究了四种涂层在表面温度1250℃下的热循环性能。在同一测试条件下，随着镧系收缩，稀土离子半径减小，稀土六铝酸盐TBC的热循环寿命急剧缩短。最早研究的LaMgAl11O19(LaMA)TBC的热循环寿命远长于该四种涂层。APS过程中形成的无定形相涂层在热循环过程中的重结晶和片状晶粒的生长制约着涂层的失效。研究发现，稀土离子半径越大，从无定形相涂层中原位生长片状晶粒的速度越慢，产生的生长应力越小，可以延缓片状晶粒生长对涂层结合强度的破坏，从而大幅延长涂层的热循环寿命。对该类涂层中的典型代表LaMA涂层的热稳定性研究发现，无定形相涂层在1400℃热处理下会发生形成具有严格化学计量比的磁铅石结构LaMA相的二次固相反应过程，并伴随中间产物的出现。该温度下处理的LaMA涂层呈现出与烧结的LaMA体材料一样的显微结构和热膨胀系数等热物理性能。在1000-1200℃的热处理温度范围内，LaMA涂层会有一维纳米六边形的片状品粒析出，存在微纳米自复合现象。无定形LaMA涂层重结晶过程中析出的具有较高纵横比的片状晶粒，有利于提高涂层的孔隙率，降低涂层的热传导率，提高涂层的应变容限能力和热循环寿命。　　针对LaMA涂层突出的高温热循环寿命、热膨胀系数相对较低以及热循环过程中片状晶粒的生长对涂层结合强度的破坏导致剥落失效等特点，我们发展了基于LaMA/YSZ体系的双陶瓷层和功能梯度结构TBCs。在1372℃的表面测试温度下，梯度结构TBC经历长达11794次热循环后仅有轻微失效(<5％)，其热循环寿命是同样测试条件下单层YSZ涂层的8倍，是单层LaMA涂层的1.88倍，是LaMA/YSZ双陶瓷层TBC的1.85倍。LaMA/YSZ梯度结构TBC可以有效缓解热应力集中，热循环中LaMA片状晶粒的形成更有利于显微裂纹的多样化扩展，缓释TGO生长的应力，降低促进涂层剥落失效的水平裂纹形成的驱动力，从而大幅地实现了涂层服役温度和寿命的双重提高。　　发展了LaMA片状晶粒增韧改性YSZ的复合涂层体系。热循环测试发现，复合涂层中存在无定形LaMA涂层降低了涂层的隔热效果，加速了金属粘结层的蠕变降解。当陶瓷层厚度为200μm左右，表面测试温度在1400℃以上的时候，复合涂层的热循环性能不如单层YSZ涂层。但是，复合涂层会形成有利于提高涂层服役性能的分割的纵向裂纹，而且增加LaMA含量会使纵向裂纹密度提高。我们还研究了YSZ/LaMA复合涂层体系在Na2SO4与V2O5混合熔盐环境下的热腐蚀行为和LaMA涂层的腐蚀降解机理。LaMA/YSZ双层体系较YSZ单层具有更好的抗高温氧化和熔盐腐蚀能力，LaMA表面陶瓷层能够为YSZ里层提供有效的熔盐腐蚀防护。在950℃腐蚀测试温度，Na2SO4与V2O5熔盐环境下，LaMA涂层的腐蚀产物主要为α-Al2O3、MgAl2O4与LaAlO3。