纳米热障涂层在降低热导率、提高隔热性能方面比普通微米涂层具有更大的潜力，成为国内外研究的热点之一。目前，国外对较厚(>500μm)热障涂层的研究取得了较大进展；而国内相关成果的报道较少。因此，研究等离子喷涂制备较厚热障涂层，具有重要的理论和实际意义。 本文通过喷雾干燥工艺对纳米粉末进行团聚和高温预处理，研究了预处理对粉末微观形貌和晶粒尺寸的影响。结果显示，高温预处理使粉末晶体发生长大，但仍能够保留大量的纳米粉末特征，同时使团聚粉末更加致密，有利于喷涂。 以纳米团聚粉末为原料，使用等离子喷涂工艺在45＃钢基体上制备了三种厚度(0.6mm、0.8mm、1.2mm)的热障涂层，观察和研究了涂层的形貌和微观结构特征。结果表明，纳米涂层中存在三种纳米结构特征：柱状晶体、等轴晶体和未熔纳米粉末，而普通粉末制备的涂层中未见这些结构特征；纳米涂层中孔隙分为两种，一种是尺寸小数量大、形状规则的堆垛孔隙，另一种是尺寸大数量少、形状不规则的未熔孔隙；涂层表面存在网状裂纹。 研究了等离子喷涂工艺中喷涂距离和喷涂电流两个工艺参数对纳米热障涂层的孔隙和微观结构的影响。结果表明，通过增大喷涂电流和缩短喷涂距离，可以降低涂层的孔隙率，同时也可以减小涂层中的未熔纳米粉末并降低涂层晶粒尺寸。 隔热和强度试验表明，厚度的增加显著提高了涂层的隔热性能，厚度越大隔热性能越好，但涂层的结合强度随厚度的增加而下降。与相同厚度的普通热障涂层相比较发现，纳米涂层拥有更好的隔热性能，但结合强度稍差。