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近年来,随着航空发动机的快速发展,传统的热障涂层（Thermal barrier coatings,TBCs）已经不能满足其需求,如何解决热障涂层过早失效是研发高性能航空发动机所面临的关键技术难题。热障涂层在高温服役环境下的使用寿命主要与其过渡层-粘结层的高温氧化行为有关。对于提高粘结层的抗高温氧化性能,有多种不同的手段,表面改性为其一。在多种改性方法中,激光冲击处理可灵活调控表面形貌且细化晶粒,引入位错、孪晶等缺陷。故本文以CoNiCrAlY粘结层为研究载体,利用激光冲击处理对其进行表面改性,旨在改善热障涂层的高温服役性能。本实验分别采用大气等离子喷涂（Air plasma spraying,APS）和APS+激光冲击处理复合工艺在GH4169镍基高温合金表面制备CoNiCrAlY粘结层,随后采用电子束物理气相沉积（Electron beam physical vapor deposition,EB-PVD）在粘结层表层沉积78 wt.%Y2O3-ZrO2（7-8 YSZ）陶瓷层,形成热障涂层。采用高温氧化实验、热震试验评价激光冲击处理前后热障涂层的高温服役性能。利用X射线衍射、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜等多种表征及测试手段重点研究激光冲击处理对热障涂层微观形貌、物相组织、硬度及陶瓷层/粘结层界面热生长氧化物（Thermally grown oxide,TGO）应力分布的影响。研究工作所取得的主要结论如下:（1）运用ANSYS有限元建立了激光冲击处理粘结层的三维模型,通过计算对激光冲击处理次数和光斑间距进行了优化,得出三组较优的激光冲击处理工艺参数:激光冲击处理1次,光斑间距4 mm;激光冲击处理2次,光斑间距4 mm;激光冲击处理1次,光斑间距5 mm。（2）采用模拟得到的较优工艺参数对APS喷涂的CoNiCrAlY粘结层进行激光冲击处理实验,随后采用EB-PVD在粘结层表层沉积7-8 YSZ陶瓷层,形成完整的热障涂层。结果表明:CoNiCrAlY粘结层经过激光冲击处理后,γ-Ni相的衍射峰向低角度偏移,β-NiAl相的衍射峰发生宽化。此外,激光冲击处理降低了粘结层的孔隙率,提高了热障涂层的截面平均硬度。当激光冲击处理2次,光斑间距4 mm时,粘结层的孔隙率最小为2.2%;热障涂层的截面平均硬度达到最大为296.9 HV。（3）对不同激光冲击处理工艺制备的热障涂层进行高温氧化行为分析。研究结果表明:未经激光冲击处理的热障涂层在1000°C氧化100 h后,TGO层出现了裂纹、孔洞等缺陷。在相同条件下,经过激光冲击处理的热障涂层均生成了致密的TGO层。在氧化过程中,陶瓷层/粘结层界面应力均为压应力,且经过激光冲击处理后的热障涂层在陶瓷层/粘结层界面处的应力明显较低。其中,激光冲击处理2次、光斑间距4 mm时,陶瓷层/粘结层界面应力值最小:900°C氧化100 h后为68.5 MPa,1000°C氧化100 h后为68.7 MPa。（4）对不同激光冲击处理工艺制备的热障涂层进行热震行为分析。研究结果表明:激光冲击处理减缓了Al元素的消耗速度,减少了陶瓷层/粘结层界面TGO由于不断增厚而产生的应力。其中激光冲击处理2次,光斑间距4 mm时,陶瓷层/粘结层界面的压应力值最小:1000°C热震205次后为15.9 MPa,且此时热障涂层热震失效占比面积最小为4.2%。