热障涂层(Thermal Barrier Coatings,简称TBCs)是一种陶瓷涂层,具有优良的抗高温氧化和非常低的热传导系数,它通过粘结层沉积在耐高温金属或超合金的表面,可以有效降低被保护基材的服役温度,减轻其热冲击载荷,降低对冷却空气的需求,提高器件的热效率,从而被广泛应用于航空航天、化工、冶金和能源等领域。在高温工作环境下,粘结层的金属元素发生氧化,形成缓慢生长的粘附性能较好的α-Al2O3 ,在陶瓷层与粘结层之间出现热生长氧化层(Thermally Grown Oxide,简称TGO)。由于蠕变和应力松弛的影响,粘结层应变不可逆地增加,使TGO层的界面形貌出现起伏。如果体系均匀,则TGO层将表现出较规则的周期状起伏,但在实际服役过程中,TGO层经常出现单个的异常厚部位或多层的异常厚部位,在扫描电镜图上呈现出钉子状或瘤状的局部突起物,这种突起物源于氧化层,并随着高温工作时间的延长向粘结层中扩展,即发生了氧化局域化现象。本文首先从材料学的角度探讨出现氧化局域化的原因,对TGO层内部的微观结构变化进行跟踪观察,对氧化局域化区域进行成分分析,结合热障涂层体系的氧化机制,讨论氧化局域化现象的出现对热障涂层体系力学性能的影响。接着通过实验数据和文献数据寻找氧化局域化区域的演化规律,探讨不同的制备工艺和氧化条件对氧化局域化区域演化规律的影响,重点讨论了循环氧化条件下,氧化局域化区域的演化机制,并给出了一些减少氧化局域化危害的工艺方法。最后,基于在循环载荷作用下,附着在弹塑性金属基体上弹性薄膜的起伏机制,对循环氧化条件下,热障涂层氧化局域化区域的演化进行了数值模拟,对模拟结果和实验数据之间的差异进行了分析。