برای افزایشبهره­وری در توربین­های گازی (هوایی و نیروگاهی) نیاز به افزایش دمای بالاتر از °C1200 درسطح پوشش سد حرارتی (TBC) و ایجاد گرادیان دمایی بیش از °C200 بازیرلایه فلزی بوده که در پوشش­های متداول TBC با محدودیت­هایی همراه است. در این پژوهشعملکرد و مکانیزم­های تخریب پوشش­های سد حرارتی نوین از دو دیدگاه، ترکیب شیمیاییو طراحی ریزساختار، ارزیابی شده است. به‌جهت اصلاح ترکیب شیمیایی از پوشش رویی (TC)پیروکلر گادولینیوم زیرکونات (GZO) با هدف بهبود کارکرد نارسانایی حرارتی و افزایش عمر سیکلی پوششاستفاده شد، از عناصر هافنیوم و سیلیسیم نیز به منظور افزایش چسبندگی لایه اکسید حرارتی(TGO) واصلاح رفتار محافظتی پوشش پیوندی استفاده گردید. در راستای طراحی ریزساختار، باتوجه به عملکرد چندگانه همزمان TBC از پوشش­های چندلایه با نقش اختصاصی لایه­ها استفاده شد. به اینمنظور، نقش پوشش   پیوندی (BC) به دولایه با کارکرد جداگانه­ی بهبودیافته تفکیک گردید. پوشش سرامیکی رویی GZO برایافزایش نارسانایی حرارتی و پوشش میانی YSZ برای ایجاد تافنس شکست پوشش و انطباق مناسببا BCاستفاده شد. آزمون­های شوک حرارتی، خستگی سیکل حرارتی (اکسیداسیون سیکلی) و خوردگیداغ محیط واناداتی برای ارزیابی عملکرد حرارتی و محیطی پوشش­ها متناسب با شرایطحرارتی و محیطی مورد نیاز توربین‌ها اعمال شد. با ایجاد ریزساختار دوگانه­ی بهینهای از توزیع حفرات در GZO پیروکلر، مقاومت زینترینگ، نارسانایی حرارتی و عمر کارکردی GZO افزایشیافت. انطباق مناسب پوشش پیوندی دارای ریزساختار APS موجبافزایش استحکام اتصال فصل مشترک BC/TC و افزایش تحمل تنشی پوشش، هنگام رشد TGO شده کهعمر خستگی سیکلی و شوک حرارتی پوشش را به صورت قابل توجهی افزایش داد. حضوراکسیدهای غنی از هافنیوم باعث کاهش رشد و نرخ راچتینگ TGO شدهاست. پوشش چهار لایه شامل دولایه­ی سرامیکی GZO و YSZ و دولایه­ی پیوندی APS و HVOF   از NiCoCrAlY (Hf, Si) دارایعمر خستگی حرارتی(بیش از 50%) و شوک حرارتی (بیش از 100%) ببسیار بیشتری نسبت بهپوشش‌های متداول هستند. لازم ذکر است هر یک از لایه‌های فوق در این پوشش دارای نقش­هایاختصاصی نارسانایی حرارتی، تافنس شکست در نواحی پر تنش، چسبندگی فصل مشترک BC/TC،محافظت اکسیداسیونی BC و افزایش مقاومت خزشی BC هستند. ارزیابی مقاومت خوردگیداغ پوشش­ها در محیط نمک­های واناداتی دمای °C1000 نشان داد جدایش لایه­ی سرامیکی رویی عاملکنترل کننده‌ی عمر خوردگی داغ این TBCها است. تشکیل وانادات­های گادولینیوم و ایتریوم به ترتیب در GZO و YSZ ومتعاقبا استحاله مارتنزیتی مونوکلینیک زیرکونیای باقیمانده باعث تشدید تنش­ها وجوانه­زنی ترک­های افقی درون لایه سرامیکی شده است. نقش ریزساختار بهینه GZO دربهبود عمر خوردگی داغ این پوشش­ها کلیدی است به نحوی که در ریزساختار بهینه، زمانجدایش ورقه­ای آن حدود سه برابر بیشتر شده است. برای افزایش بیشتر عمر حرارتی این پوشش‌ها،نیاز به بهبود استحکام فصل مشترک سرامیکی GZO/YSZ و ریزساختار BC-APS میانیاست.