高性能发动机要求具有高的推重比和大的推力,为了达到这一目的,重要手段是提高涡轮前燃气进口温度或加力燃烧室温度。现有的高温合金和冷却技术已难以满足热端部件设计和服役要求。同时热障涂层的使用寿命也是现在的难题,提高热障涂层的高温抗氧化性能和涂层之间的粘结性能,是提高涂层氧化寿命的关键。氧化锆是一种脆性材料,塑脆转变温度（DBTT）很高,喷涂时如基体温度控制不当,在涂层中就可能产生很大的拉伸残余应力,当其值超过结合强度时,涂层就会脱落。另外Y和Hf的组合可以改善涂层的性能,并且进一步向MCr Al Y涂层（含有两种或更多种其它掺杂剂）添加可以改善氧化行为。而如今在高温循环氧化后氧化铪在氧化层中的分布状态对涂层抗氧化性能的影响尚不清楚,特别是如今发动机在水环境下工作的几率明显增大,在含水气氛环境中Hf改性粘结层和HfO₂改性陶瓷层对涂层的高温氧化机制仍然不明确。因此,本实验研究的重点是研究其氧化和失效机制。本文研究了在1050℃不同气氛（空气和水蒸气）下不同的改性方式:在NiCoCrAlY基底合金层中掺杂活性元素Hf;在氧化钇稳定氧化锆（Zr O₂-7wt%Y₂O₃,7YSZ）粉末中掺杂10%的HfO₂喷涂在合金上;对合金层和陶瓷层实现共掺。其中对合金层的改性是通过在合金熔炼时掺杂活性元素Hf;对陶瓷层的改性是通过喷涂前对粉末进行机械合金化。系统的分析了涂层的氧化层断面的微观结构、形貌以及成分等,以及测试了陶瓷层和合金层的热力学性能。主要的研究结果如下:未掺杂、单一掺杂和共掺涂层在不同气氛高温循环氧化后,在水蒸气中的样品相比于空气中氧化层的缺陷少,同时显示了长的氧化寿命。在基底合金中掺杂活性元素Hf提高涂层氧化寿命比在陶瓷层中掺杂HfO₂的效果明显,而共掺则显示了最长的氧化寿命。基底合金中掺杂活性元素Hf的涂层在不同的气氛中高温循环氧化后,HfO₂的形成位置不同。在水蒸气中循环氧化后,HfO₂在氧化铝层中形成,氧化寿命长;在空气中循环氧化后,HfO₂在涂层内的界面处形成,氧化寿命短;而涂层在水蒸气中预氧化24小时继续在空气中氧化,HfO₂的位置则同时具备上述两种气氛的特点,氧化寿命比空气中有了明显改善。在界面处HfO₂的富集会引起氧化层内部应力集中,TGO波动大,导致涂层的氧化寿命短。HfO₂在TGO中的分布则导致内部应力增长变慢,氧化层的波动较小,涂层的氧化寿命长。而在水蒸气中预氧化24h继续在空气中氧化,TGO的起伏相较于在空气中氧化得到明显改善,氧化寿命也相应增长。说明不同气氛下氧化导致涂层TGO中HfO₂分布位置的不同,使得TGO应力分布不同,导致涂层的氧化寿命存在差异。