热障涂层材料被广泛地应用于高温燃气轮机和航空发动机的高温部件表面,为其内部的金属部件提供隔热防护作用,因此低热导率是这种涂层材料设计和实际使用的关键原因。大气等离子喷涂制备而成的成分为7~8wt.%的氧化钇稳定氧化锆材料(7~8YSZ)涂层,因其低热导率及其他优异的综合特性成为了目前应用最广泛的热障涂层体系。该体系具有显著的热导率,不仅是因为固相YSZ是一种本征的低热导材料,还因为喷涂导致涂层的显微结构包含了很多气孔、裂纹等缺陷结构,从而进一步降低了热导率。为了更加深入地了解热障涂层低热导率的机理以及获得更加理想的低热导率材料,人们已经对涂层的显微结构及热导率进行了诸多探究,但是目前尚未有一个完善的模型来表达涂层的显微结构与热导率之间的关系。针对这些现状和需求,本文主要研究了热障涂层的显微结构特性,以及基于显微结构观察对热导率进行了预测。研究中采用了目前工业制造中常用的三种不同YSZ粉体,通过大气等离子喷涂技术调整三种不同的喷涂距离参数,制备了九种涂层样品。此外还采用无压烧结的方法制备一种相同成分的陶瓷致密块体作为对比。在研究过程中,一方面对上述样品的显微结构进行了定量表征,主要包括:用EBSD图谱的方法表征了样品的晶粒尺寸、用TEM观察的方法表征了样品中的非晶晶界的含量、用图像分析的方法区分和计算了涂层中不同形貌的气孔率。另一方面,对样品在室温下的热导率也进行了测量和分析。然后讨论了喷涂工艺对显微结构的影响,探究了上述显微结构与热导率性能的关系。分别用“砖块模型”表达了非晶晶界对固相基体热导率的影响,用“复合基底模型”表达了不同形貌的气孔对多孔涂层体系热导率的影响。最终结合上述两个模型建立了一个有效的热障涂层热导率模型,该新模型可以对热障涂层的热导率达到良好的预测精度。在本文中,探讨了制备工艺对显微结构及热导率性能的影响规律,并建立了基于显微结构预测热导率的有效模型。初步建立起了“制备工艺—显微结构—性能”三者的关系,促进了对热障涂层的深入了解,对今后的进一步研究和性能提高具有十分有益的作用。