飞机发动机涡轮叶片的热障涂层在服役时,遭受高温气流的长时间作用,会在叶片基体与粘结层界面处发生严重的元素扩散现象,使基体和粘结层的成份和组织结构发生改变,从而导致粘结层的失效和基体力学性能的降低。因此,本课题以Ni基合金Rene N5基体与Ni Cr Al Y粘结层界面为研究对象,分析了界面扩散行为和反应区的形成机制,阐明了界面传质及结构演变规律;运用YSZ（氧化钇部分稳定的氧化锆）活性扩散阻挡层在服役过程中原位反应生成的α-Al2O3扩散阻挡层,实现了对基体与粘结层扩散行为的控制;通过对YSZ活性扩散阻挡层的结构演变行为的研究,揭示了具有“三明治”结构的活性扩散阻挡层在高温长时间服役过程中的形成、退化及失效机制,提出了具有层状增韧的YSZ活性扩散阻挡层的多层复合粘结层结构,制备出具有阻扩散功能的长寿命的新型粘结层。取得的主要研究结果如下:1、在1000℃条件下,Ni Cr Al Y粘结层中的Al、Cr元素向N5基体扩散,N5基体中的Ni元素向Ni Cr Al Y粘结层扩散,在基体与粘结层界面处形成了互扩散反应区和含有TCP有害相的二次反应区。互扩散反应区的形成主要由Al、Cr元素向基体的扩散决定,其组织结构以β-Ni Al和α-Cr相为主;二次反应区的形成则由Ni元素向Ni Cr Al Y粘结层方向的扩散决定,其组织结构以γ’-Ni3Al为主;二次反应区中的TCP（拓扑密排相）有害相主要由难熔金属W、Ta、Re等组成。2、在真空、高温的条件下,YSZ活性扩散阻挡层能与N5基体和Ni Cr Al Y粘结层中的Al发生界面反应,形成具有“三明治”结构的α-Al2O3扩散阻挡层,该阻挡层能有效控制基体与粘结层界面的元素扩散。活性扩散阻挡层的形成主要受热处理温度的影响,当温度为800℃时,仅在YSZ先驱层与Ni Cr Al Y粘结层界面附近形成α-Al2O3扩散阻挡层,当温度在900℃及以上时,在YSZ先驱层两侧形成具有“三明治”结构的α-Al2O3扩散阻挡层。3、YSZ活性扩散阻挡层具有优异的阻扩散效果,在1000℃条件下,200h循环氧化过程中,能有效的阻挡N5基体与Ni Cr Al Y粘结层之间的元素扩散,界面处不形成互扩散反应区、二次反应区和TCP有害相。但当循环氧化至250h时,在α-Al2O3扩散阻挡层与Ni Cr Al Y粘结层界面会发生断裂,导致涂层失效。4、通过ABAQUS有限元模拟分析发现,在热循环过程中,α-Al2O3扩散阻挡层与Ni Cr Al Y粘结层界面附近形成显著的应力集中区域,该应力集中导致裂纹在界面萌生,同时由于α-Al2O3层为脆性层,使得裂纹在萌生后会快速扩展发生断裂,使YSZ活性扩散阻挡层失效。5、通过多层复合结构实现对YSZ活性扩散阻挡层的层状增韧,发明了具有阻扩散功能的长寿命的多层复合结构粘结层。通过对多层复合粘结层的结构演变行为的研究,发现多层复合结构粘接层中的YSZ先驱层能与N5基体和Ni Cr Al Y粘结层中的Al元素发生界面反应,形成具有“三明治”结构的α-Al2O3扩散阻挡层,有效阻挡基体与粘结层界面的元素扩散。同时,多层复合结构粘接层中的N+Y混合层则会与大气中的O发生反应,形成混合氧化物层。在循环氧化过程中,混合氧化物层的相结构由Al2O3,逐步转变为Ni Cr2O4和Ni O。6、通过ABAQUS有限元模拟分析发现,多层复合结构的增韧机制主要是裂纹偏转增韧和残余应力增韧。