热障涂层（TBCs）作为隔热功能涂层广泛应用于燃气轮机的高温部件上。等离子喷涂制备的热障涂层具有层状孔隙结构，是涂层具有较低导热率和良好应变容限的主要原因。但高温服役过程中，层内孔隙不可避免逐渐烧结愈合，从而提高涂层弹性模量、威胁涂层长期服役可靠性。如何进一步通过孔隙结构优化实现低模量、抗烧结，是热障涂层技术领域的重大挑战。
本课题利用8YSZ粉末和液料混合等离子喷涂的方法制备复合结构涂层，纳米颗粒堆积层和典型扁平粒子层片结构构成复合结构涂层。在涂层高温服役过程中，利用纳米颗粒的烧结收缩制备得到大尺寸的扁平孔隙，实现低模量、抗烧结的高性能陶瓷涂层。研究了液料喷涂沉积形貌与喷涂参数的关系，纳米颗粒堆在复合涂层中的沉积形貌与分布规律，以及复合涂层在热处理过程中的结构性能演变规律，从而为形成抗烧结长寿命热障涂层制备新技术提供理论依据。
研究表明，采用与传统液料喷涂更弱的热作用下送液料进行液料喷涂，水溶剂液料沉积形貌主要为圆盘状疏松结构的纳米颗粒沉积层，沉积层形貌受多重因素的影响，包括液料溶剂种类与浓度、喷涂距离等。统计不同喷涂参数下沉积的颗粒层尺寸的结果表明，在喷涂距离为250mm、体积浓度约为3%的纳米氧化锆分散液所得到的圆盘状沉积层的平均直径为103μm平均厚度为1.84μm。
陶瓷层粗糙的表面形貌对纳米颗粒的沉积形貌影响较大，随陶瓷层的表面起伏，纳米颗粒层厚度分布均匀性变弱。由于纳米颗粒粒子间结合强度低，熔滴碰撞形成扁平粒子沉积时，可能导致共同脱落，从而降低复合涂层中纳米颗粒堆的结构完整性与含量。
采用固体粉末与液料混合等离子喷涂方法，成功制备获得了由熔滴沉积扁平粒子和液料沉积纳米颗粒堆积层构成的复合结构涂层。复合涂层经热处理后，纳米颗粒长大并发生烧结收缩，出现尺寸较大的扁平横向孔隙。在高温烧结500h后，复合涂层内部仍然存在较多的大尺寸横向孔隙。对复合涂层以及传统YSZ涂层的力学性能测试显示，随着热处理时间延长，微观硬度与弹性模量均呈增大的趋势，增长速度先急后缓。
相较于传统熔融液滴沉积YSZ涂层，复合涂层制备态的硬度与弹性模量均显著低，且
　
烧结后仍维持显著低的效果，因此具有更高的抗烧结性能，这将有利于减小涂层应力、从而增加涂层服役可靠性。