为满足超高音速武器壳体及尾翼等耐高温部件的服役需求,本文设计了以GH4169镍基高温合金为基体,采用电火花沉积技术制备与合金基体同种成分的纳米晶涂层作为粘结层,以大气等离子喷涂技术制备的YSZ涂层作为面层的一种新型纳米晶热障涂层体系。研究了GH4169合金基体、GH4169合金基体上电火花涂覆纳米晶涂层、GH4169合金基体涂覆纳米晶涂层和YSZ层、GH4169合金基体表面直接涂覆YSZ层在1050℃、1100℃、1150℃下的高温氧化行为,利用扫描电子显微镜（SEM/EDAX）和X射线衍射仪（XRD）对氧化表面及截面形貌进行观测,分析相结构,研究新型热障涂层体系两处活性界面“YSZ面层-纳米晶粘结层”,“纳米晶粘结层-镍基高温合金”在高温氧化行为下的演化规律,对比施加纳米晶涂层和YSZ面层前后对基体合金高温氧化行为的影响。结果表明,GH4169合金基体在高温氧化期间,3种温度条件下的氧化动力学曲线基本符合抛物线规律,除1050℃高温氧化试验后质量整体提高外,其余全部出现了失重现象,且温度越高失重越严重,失重的速率越快,表明在高温环境下,合金基体表面氧化物会随温度上升产生严重脱落。并且合金基体在高温氧化下产生分层现象,最外层以Cr的氧化物为主,分别为Fe Cr2O4、Ni Cr2O4;中间层为Nb富集层;内层氧化产物为Al2O3。GH4169合金基体表面涂覆纳米晶涂层试样氧化期间,涂层有效地改善了GH4169镍基高温合金抗氧化性能。氧化期间仅在涂层内发生氧化现象,表面迅速形成Cr的氧化层,且形成的Cr氧化层更加致密平整,使O元素渗入基体的厚度明显减少。GH4169合金基体涂覆纳米晶涂层和YSZ层试样氧化期间,3种不同温度下的氧化动力学曲线基本符合抛物线规律,但均未出现失重情况,表明加入YSZ层后,在高温下氧化膜未明显脱落,提高了抗高温性能。且在纳米晶粘结层与YSZ层界面、纳米晶粘结层与基体界面均未发现明显开裂和元素互相扩散的行为,表明了纳米晶涂层作为粘结层不仅可以提高抗氧化性能,还可以提高基体和涂层的界面相容性,使得整个热障涂层系统构成了一个稳定的整体。为了更深入了解纳米晶粘结层的作用,在GH4169合金基体表面直接喷涂YSZ层进行高温氧化实验,发现YSZ层与基体界面存在宽度较大裂纹,基体和YSZ涂层发生了明显的元素扩散行为,且基体内部发生了严重的氧化现象,Al2O3沿垂直方向向涂层内部生长,进一步阐明了电火花沉积的纳米晶涂层作为粘结层优异的性能。