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新型航空动力系统是一种执行短程飞行作业的动力装置,其设计具有体积小、质量轻、速度快及瞬时推进性能强的特点。7A04-T6轻质超高强铝合金是制备新型航空动力用固体火箭发动机燃烧室壳体的优选材料,该材料具备加工塑形好、比强度高及散热性能优异等优势特征,但该材料的热强度低,在发动机燃烧室高频热流的持续冲刷作用下,铝合金制壳体易发生鼓包、变形等壁面缺陷。采用等离子喷涂工艺在高温构件表面上制备的热防护涂层,可在保持材料原始力学性能的同时,显著提升构件的热防护性能。然而现阶段制约等离子喷涂技术在新型航空动力用固体火箭发动机燃烧室铝合金制壳体应用的主要技术瓶颈为铝合金表面热防护涂层的力学强度及热防护性能难以满足工程指标要求。本文深入开展铝合金表面陶瓷-金属复合热防护涂层等离子喷涂技术的研究,重点解决涂层结合强度低及抗热震性能差的问题,研究结果可为铝合金表面高性能热防护涂层的制备提供数据支撑。本文的主要工作有:首先,开展气体流量对等离子喷涂Mo涂层微观特性及力学性能的影响规律研究。结果表明:不同气体流量参数下制备Mo涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粒子。伴随着气体流量的增大,熔融态的粉末粒子数量逐渐减少,涂层内部的层状氧化带结构逐渐减少,涂层的致密度增加,涂层的显微硬度呈现先减小后增大的变化规律,夯实形貌呈现先增多后减少的变化规律,结合强度呈现先增大后减小的变化规律。其次,开展气体流量对等离子喷涂8YSZ涂层微观特性及力学性能的影响规律研究。结果表明:在不同的气体流量参数下,8YSZ涂层上表面均存在着熔融粒子、半熔融粒子及微裂纹形貌。伴随着气体流量的增大,熔融态的粉末粒子数量逐渐减少,涂层微裂纹形貌逐渐减少,涂层的致密度增加,涂层的显微硬度呈现逐渐增大的变化规律,夯实形貌呈现先增多后减少的变化规律,结合强度呈现先增大后减小的变化规律。最后,基于Mo涂层及8YSZ涂层等离子喷涂工艺参数的研究基础,开展铝合金表面Mo/8YSZ复合热防护涂层的制备及性能研究。结果表明:复合涂层的结合强度为47±5 MPa,热导率为0.94~1.26 W·m-1·K-1,热震循环25次涂层不开裂,燃气冲刷3 s涂层不开裂、基材不变形。基于试样级的研究基础,在新型航空动力用固体火箭发动机铝合金制壳体内壁成功制备了Mo/8YSZ复合热防护涂层,并顺利通过了热震循环测试。