在航空航天领域,由于发动机的涡轮叶片长期服役于高温高压等恶劣环境,常采用热障涂层表面防护技术来延长其使用寿命。然而在长期的服役过程中,热障涂层会逐渐出现破损、剥落等失效情况,严重影响涡轮叶片的使用性能。同时,涡轮叶片的造价高昂,为降低成本、提高叶片的利用率,需要及时对其表面失效的热障涂层进行清洗处理。目前常用的清洗方式,如人工打磨、化学清洗等,存在清洗效率低、易损伤基体、对人体伤害大等问题亟待解决。本文提出一种新型的纳秒激光清洗技术,从理论分析、数值模拟和实验等多种角度对高温合金表面的热障涂层进行清洗研究。探究不同工艺参数对纳秒激光清洗热障涂层的影响,同时对工艺参数进行优化,并对清洗机理进行分析。主要研究内容如下:（1）开展纳秒激光清洗热障涂层的理论分析研究。基于激光与涂层材料之间的相互作用,分析激光诱导涂层材料的热传导模型、涂层与粘结层之间的热应力模型以及涂层表面的等离子体冲击波模型,同时探讨在纳秒激光清洗过程中的清洗机理。（2）开展纳秒激光清洗热障涂层的数值模拟研究。利用ANSYS有限元软件建立纳秒激光清洗热障涂层的温度场模型,研究不同工艺参数（重复频率、扫描速度、平均功率）和扫描方式对清洗过程中温度场分布的影响;基于“生死单元”技术、热力耦合模块建立纳秒激光清洗热障涂层的应力场模型,获得不同扫描次数后涂层表面形貌的温度场以及应力场分布云图,分析纳秒激光清洗中温度梯度所引起的热应力分布,发现在Z方向上涂层与粘结层之间存在最小为41.2 MPa的热应力,提出清洗过程中的振动机理,为纳秒激光清洗热障涂层实验的工艺优化和机理分析提供理论指导。（3）开展纳秒激光清洗热障涂层的实验研究。利用高功率纳秒激光器,研究不同工艺参数（脉冲宽度、扫描速度、平均功率）和扫描方式对清洗涂层的影响,并进行相关工艺的参数优化。同时,提出一种基于纳秒激光能量随动、单向交替填充的高效清洗方法,并揭示激光清洗过程中先以烧蚀机理为主、再以振动机理为主的清洗机理。此外,根据表面形貌、截面形貌、涂层去除率、清洗效率、金相组织和显微硬度等综合评估清洗效果,为纳秒激光清洗热障涂层的研究与应用奠定基础。结果表明:当涂层厚度约为400μm时,最优的纳秒激光清洗工艺为:脉冲宽度为100 ns,重复频率为20 k Hz,扫描速度为300 mm/s,先使用430 W扫描1轮、再使用380 W扫描2轮,此时的涂层去除率为95%以上、清洗效率为70.2 mm~3/min。