在實際使用中，因零件形狀、大小、材質、使用環境及服役條件等存在千差萬別，要獲得合適的涂層使用性能，須將熱噴涂技術所涉及到的各個環節綜合在一起進行優化處理，特別是要注意將噴涂材料與各種熱噴涂工藝的特點結合起來，內容涉及所選擇的噴涂材料、涂層厚度、相應的噴涂設備和工藝參數等，涂層結構設計是否合理一般要通過生產檢驗或現場試驗才能確定。在熱噴涂應用技術中，所涉及的涂層結構大體可分為以下四種。
1．單層結構
單層結構涂層是指只需要在經過預處理的零件表面噴涂單一成分涂層，即可滿足使用性能要求的涂層結構模式。在實際應用中所占比例較大，是常用的熱噴涂涂層結構之一，可為基體提供防腐、抗高溫氧化、導電、尺寸修復、延長使用壽命等功能。所有的熱噴涂工藝，包括普通火焰噴涂、噴焊、電弧噴涂、HVOF、爆炸噴涂、等離子噴涂等均可獲得具有特定性能的單層結構涂層。
2．雙層結構
雙層結構涂層是指采用兩種噴涂材料在經過預處理的零件表面分兩次噴涂形成的涂層結構，每層具有不同的功能，通常與基體相鄰的涂層稱為粘結底層，其主要作用是提高基體與涂層之間的結合強度；外層或表面層稱為工作層或面層，其主要作用是滿足零件所要求的性能。這種結構涂層在實際應用中所占的比例也較大，也是常用的熱噴涂涂層結構之一。兩種涂層可采用同一種熱噴涂工藝方法來完成，如采用單一工藝方法，如普通火焰、爆炸噴涂或等離子噴涂來分別噴涂兩種涂層，也可采用不同的熱噴涂方法來完成，如可采用電弧噴涂粘結底層，再采用等離子噴涂表面工作層；或先采用超音速火焰噴涂粘結底層，再采用等離子噴涂表面工作層，該組合是目前飛機發動機用熱障涂層的典型工藝。
3．多層結構
多層結構是指涂層層數達三層或三層以上的涂層結構，在實際應用中并不常用，只在特殊工況條件下才采用。
有的多層結構通過采用多種成分涂層來滿足一種性能要求，例如，為了開發出能夠滿足柴油發動機用的長壽命厚熱障涂層，Robert等采用了熱膨脹系數非常接近的三層結合底層來降低涂層熱應力。由于基體材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之間膨脹系數屬于逐漸變化的，從而可以大幅度減小ZrO2-Y2O3涂層與基體之間的熱膨脹不匹配性，從而達到減小熱應力、延長使用壽命的目的。
4．梯度結構
在熱障涂層中，由于粘結層金屬和氧化鋯陶瓷的熱膨脹系數差異較大，這種差異將導致涂層內應力過大，并且在熱循環條件下常發生陶瓷涂層的早期破壞。為了減小內應力，提高涂層與基體的結合強度，材料科學家開始在常規熱障涂層中引入功能梯度材料制備技術。
1．單層結構
單層結構涂層是指只需要在經過預處理的零件表面噴涂單一成分涂層，即可滿足使用性能要求的涂層結構模式。在實際應用中所占比例較大，是常用的熱噴涂涂層結構之一，可為基體提供防腐、抗高溫氧化、導電、尺寸修復、延長使用壽命等功能。所有的熱噴涂工藝，包括普通火焰噴涂、噴焊、電弧噴涂、HVOF、爆炸噴涂、等離子噴涂等均可獲得具有特定性能的單層結構涂層。
雙層結構涂層是指采用兩種噴涂材料在經過預處理的零件表面分兩次噴涂形成的涂層結構，每層具有不同的功能，通常與基體相鄰的涂層稱為粘結底層，其主要作用是提高基體與涂層之間的結合強度；外層或表面層稱為工作層或面層，其主要作用是滿足零件所要求的性能。這種結構涂層在實際應用中所占的比例也較大，也是常用的熱噴涂涂層結構之一。兩種涂層可采用同一種熱噴涂工藝方法來完成，如采用單一工藝方法，如普通火焰、爆炸噴涂或等離子噴涂來分別噴涂兩種涂層，也可采用不同的熱噴涂方法來完成，如可采用電弧噴涂粘結底層，再采用等離子噴涂表面工作層；或先采用超音速火焰噴涂粘結底層，再采用等離子噴涂表面工作層，該組合是目前飛機發動機用熱障涂層的典型工藝。
3．多層結構
多層結構是指涂層層數達三層或三層以上的涂層結構，在實際應用中并不常用，只在特殊工況條件下才采用。
有的多層結構通過采用多種成分涂層來滿足一種性能要求，例如，為了開發出能夠滿足柴油發動機用的長壽命厚熱障涂層，Robert等采用了熱膨脹系數非常接近的三層結合底層來降低涂層熱應力。由于基體材料4140、NiCrAlY、FeCrAlY、FeCoNiCrAl和ZrO2-Y2O3之間膨脹系數屬于逐漸變化的，從而可以大幅度減小ZrO2-Y2O3涂層與基體之間的熱膨脹不匹配性，從而達到減小熱應力、延長使用壽命的目的。
4．梯度結構
在熱障涂層中，由于粘結層金屬和氧化鋯陶瓷的熱膨脹系數差異較大，這種差異將導致涂層內應力過大，并且在熱循環條件下常發生陶瓷涂層的早期破壞。為了減小內應力，提高涂層與基體的結合強度，材料科學家開始在常規熱障涂層中引入功能梯度材料制備技術。
