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热障涂层材料由于具有良好的隔热、耐磨、耐腐蚀性能而被广泛地应用在航空涡轮发动机、工业燃气机等高温部件。然而,热障涂层本身结构复杂以及高温服役环境会导致涂层在不可预知的情形下发生剥落失效。因此,发展新型高温测试技术和测试系统对于完善热障涂层高温失效机理具有十分重要的意义和工程价值。本文基于数字图像相关法,自主设计和搭建了高温实验测试平台,在不同的服役温度下采用基底拉伸法研究了大气等离子喷涂热障涂层体系的断裂失效过程。本论文的主要研究内容如下:第一,基于拉曼频移和残余应力之间的对应关系,采用微拉曼光谱法对不同温度热处理后的热障涂层试样表面残余应力的分布进行了测试。实验结果表明:随着热处理温度从800oC升至1000oC,热障涂层表面的残余应力从29.61±1.98 MPa减小到7.8±1.98MPa。残余应力的测试结果对于涂层体系的断裂强度和界面剪切强度的评价具有重要的作用。第二,利用自主搭建的高温测试平台,在不同的服役温度下,实时监测了粘结层和基底双层结构体系的拉伸断裂失效过程。通过提取拉伸过程中粘结层表面的临界断裂应变数据,应用传统的双层结构剪滞模型,得到了不同温度下粘结层的临界断裂强度。在常温下粘结层的临界断裂应变为0.53%,临界断裂强度为1060.0 MPa;而在800oC服役温度下其临界断裂应变为0.65%,临界断裂强度为942.5 MPa;在900oC服役温度下其临界断裂应变为0.56%,临界断裂强度为728.3 MPa;在1000oC服役温度下其临界断裂应变为0.44%,临界断裂强度为528.4 MPa。这充分表明实验测试温度的变化对材料力学参数的演变具有重要影响。第三,利用自主搭建的高温测试平台,在不同的服役温度下,实时监测了大气等离子喷涂热障涂层试样的拉伸断裂失效过程。类似地,通过提取断裂处陶瓷层的应变数据,利用三层剪滞理论模型,得到了不同温度下陶瓷层的临界断裂强度。在常温、800oC、900oC、1000oC、1100oC下,热障涂层陶瓷层的临界断裂强度分别为94.4±8 MPa、53.7±1.7 MPa、21.9±1.5 MPa、17.7±1.3 MPa和11.5±1.1 MPa。结合拉伸完成后涂层试样微观形貌观察和数字图像相关法分析得到的应变演变云图对比,详细讨论了不同温度作用下等离子喷涂热障涂层试样宏微观失效机理。