随着航空涡轮发动机工作温度的提高，热障涂层自身的温度也不断上升，使得其热辐射效应越来越明显。目前在热障涂层领域有良好应用前景的稀土锆酸盐材料具有较低的发射率，决定了其热辐射效应并不明显。同时由于稀土锆酸盐具有红外透明特性，使得其在高温下无法有效阻止辐射在涂层中的传播，因而降低了其隔热性能。本文针对稀土锆酸盐的这一问题，将辐射热防护概念引入热障涂层中，设计并制备了具有高发射率的Sm2Zr2O7-NiCr2O4复合材料，通过数值模拟方法对高发射率热障涂层内部的温度分布进行了预测，对涂层结构进行了设计优化，制备了一系列高吸收率Sm2Zr2O7-NiCr2O4热障涂层，并对涂层的组织结构和隔热性能进行了分析。基于热辐射理论和热辐射与固体介质的相互作用，提出在热障涂层中引入高发射率材料可以有效提高涂层的辐射散热能力，并降低热辐射对涂层隔热性能的不利影响，设计了高发射率的Sm2Zr2O7-NiCr2O4复合材料。采用共沉淀的方法，通过控制对合成粉体形态和成分影响最大的PH值在10~11.5之间，金属阳离子混合溶液中Ni2+和Cr3+配比为1.1:2，成功制备了纯净单相，晶粒度可控的NiCr2O4粉体材料。通过粉体预烧和热压烧结方法，制备了一系列具有不同NiCr2O4含量的Sm2Zr2O7-NiCr2O4复合材料块体，抑制了两相界面反应，致密度达到97%以上。采用法相全辐射发射率检定校准系统和激光脉冲法测定了Sm2Zr2O7-NiCr2O4复合材料的红外发射率和热导率。结果表明，复合材料中NiCr2O4含量达到15%时，即发射率达到0.35时，热导率回升的现象得到了抑制，能够对红外辐射在介质中的传播起到良好的阻碍作用。通过数值模拟方法，实现了对涂层中各界面温度分布的预测，当燃气温度达到1900K时，涂层中的辐射热流占到了总热流密度的三分之一左右。通过对数值模拟得到的涂层各界面温度分布和影响涂层隔热性能的影响因素的分析，设计了具有反射层、发射层以及隔热层的三层结构热障涂层。降低了基体表面温度。优化后的热障涂层结构为，反射层为0.05mm厚度的Sm2Zr2O7层，中间发射层为0.05mm厚度的Sm2Zr2O7-15%NiCr2O4复合材料，底层隔热层为0.15mm厚度的Sm2Zr2O7层，较未涂覆热障涂层之前降低了158.5K，而Sm2Zr2O7单层热障涂层将基体温度降低的142K，优化后的三层结构涂层相比于Sm2Zr2O7单层热障涂层，基体温度降低的幅度提高了11.2%。通过对影响三层结构热障涂层隔热性能各个因素的解析，解释了该优化结构提高了隔热性能的原因，并为以后涂层结构和成分设计提供了理论依据和数据支持。采用喷雾干燥造粒法制备出适于喷涂的Sm2Zr2O7-NiCr2O4复合粉体材料，并采用大气等离子喷涂方法制备出Sm2Zr2O7-NiCr2O4高发射率热障涂层，通过对粉体材料和涂层的结构和成分分析，在粉体材料的制备和热喷涂过程中两相未发生高温相变和相互之间的化学反应，两者之间具有良好的化学相容性，Sm2Zr2O7-NiCr2O4复合材料对大气等离子喷涂工艺具有良好工艺适应性。涂层的隔热性能测试结果表明所设计的三层结构涂层具有优于传统单层热障涂层的隔热效果，验证了数值模拟的准确性。同时，该结构涂层的拉伸性能普遍高于12MPa，与传统热障涂层相当。