在高温合金上制备热障涂层,可以降低高温合金上的表面温度,从而提高发动机的推重比。但典型等离子喷涂热障涂层在服役过程中,易于在热障涂层的表层发生开裂,从而降低涂层的服役寿命,影响应用体系的安全运行。因此,本文以热障涂层的表层为对象,采用纳米压痕仪考察了不同氧化时间对热障涂层表层基本力学性能参数的影响,同时分析同一氧化时间下的涂层的力学性能变化规律。在电镜下一边进行单轴拉伸循环实验,一边观察等离子喷涂热障涂层体系的裂纹萌生、扩展和断裂行为,并采用数字散斑相关方法分析表层的变形分布情况,探讨涂层孔隙的作用。在表层内掺杂荧光元素,利用拉曼光谱法检测,探讨涂层开裂的自表征。研究发现,纳米压痕实验中当外加载荷高于某一临界载荷时,陶瓷涂层的弹性模量和硬度值与外加载荷无关。对于同一个涂层,沿涂层厚度方向上,涂层的弹性模量和硬度值随厚度的增加呈现先减小后增大的趋势。不同氧化层厚度的情况下,随着热生长氧化物TGO (Thermally Grown Oxide)厚度的增大,涂层的弹性模量和硬度均减小。拉拉循环试验中,随着循环次数的增加,热障涂层的表层中裂纹缓慢扩展,当达到一定的循环周次时,涂层瞬间断裂,且不同试样的断裂周次呈现很大的分散性；应变分布在垂直于陶瓷涂层的方向上,呈现随机的条带状,说明涂层内沿垂直方向上有薄弱部位,而这说明涂层工作过程中陶瓷涂层内会有垂直裂纹的产生。YSZ:(Tm, Dy)发光涂层在外加载荷的情况下,特征发光峰的强度比随外加载荷的变化而变化：特征峰强度比在总体增加的趋势下有多次降低,降低部位对应陶瓷涂层中裂纹数量的增加或裂纹宽度的增大,而裂纹数量增加和宽度增加均对应涂层的开裂。