热障涂层(TBCs)因出色的隔热、抗氧化等性能成为高性能燃气轮机中不可或缺的组成部分,氧化钇稳定氧化锆(YSZ)是目前应用最成熟的TBCs材料。在TBCs的服役过程中,热应力的累积会在涂层中产生裂纹造成涂层过早失效,失去防护作用。本文在YSZ基等离子喷涂热障涂层中添加晶须以期提高涂层的断裂韧性,从而延长其服役寿命;在爆炸喷涂YSZ基涂层中掺杂稀土氧化物,以及利用晶须和稀土共改性,研究了涂层组织和其他性能的变化,探讨了不同状态下涂层中稀土发光的规律。研究结果表明:在等离子喷涂YSZ基涂层中分别添加硼酸铝晶须(AlBOw)和氮化硼晶须(BNw)增加了涂层的孔隙率,提高了涂层的断裂韧性和抗冲蚀性能。晶须通过裂纹偏转、晶须拔出和晶须桥接等机制抑制了裂纹的扩展,延长了涂层的寿命。但两种晶须对涂层抗热震性能的影响存在较大的差异,添加AlBOw的涂层的抗热震性能较YSZ涂层稍有下降,添加BNw的涂层的抗热震性能比YSZ涂层提高了62.2%。稀土氧化物Eu2O3和Nd2O3的掺杂对爆炸喷涂YSZ基涂层组织和性能的影响规律相似。稀土掺杂涂层的相结构由t相组成。随着稀土掺杂量的增加,涂层的孔隙率降低、显微硬度和断裂韧性得到提高;涂层的结合强度先升高后降低。Eu2O3和Nd2O3掺杂量为1%时涂层的热循环次数最高,分别为185次和200次,涂层的热震失效形式主要为陶瓷层内部的片层剥落。喷涂态涂层的发光强度随着稀土氧化物掺杂量的增加而增强。在经历热震实验失效后,Eu2O3掺杂涂层的发光强度发生一定程度的降低;Nd2O3掺杂涂层在594nm产生新的发射峰。晶须与稀土共改性YSZ基涂层中,10%晶须的增多使涂层的孔隙率增加了 23.5%,显微硬度和结合强度有所降低;但断裂韧性和抗热震性能提高了 8.5%和9.9%。晶须含量的增加使喷涂态涂层的发光强度降低;热震实验后,涂层的发射光谱均在594nm处产生新的发射峰。