本发明公开一种制备高性能层级热障涂层体系的方法,包括以下步骤:第一步,在基体表面制备合金粘接层;第二步,利用超音速等离子体射流对合金粘接层进行表面改性处理;第三步,在改性后的合金粘接层表面制备单层或多层陶瓷材料涂层,获得热障涂层体系。本发明采用内送粉超音速大气等离子喷涂方法获得由高温合金粘接层及陶瓷表层组成的层级热障涂层体系,与传统热障涂层制备方法相比,有效地避免了因工艺转换而引起的涂层制备效率低、质量批次稳定性差等问题,对提高热障涂层的高温服役寿命具有重要的应用价值,在航空涡轮发动机及重型燃气轮机等国防尖端工业中具有广阔的应用前景,具有巨大的经济及社会效益。