本发明公开一种模拟航空发动机高温服役环境的热力化耦合试验装置，涉及热障涂层服役环境实验装置技术领域，包括实验台，实验台上设置有加热组件、冷却组件及用于固定工件两端、并对工件施加轴向力的施力组件，工件包括加热面及冷却面，加热组件用于对工件的加热面进行加热，冷却组件用于对冷却面进行冷却；本发明将工件固定在施力组件上，然后将加热组件的加热端头对准工件的加热面进行加热，冷却组件的冷却端口对准工件的冷却面进行冷却，从而在工件的加热面与冷却面之间会形成温度梯度，同时利用施力组件对工件施加交变应力，能够充分模拟实际航空发动机的服役环境，获得热障涂层在此高温度梯度、交变应力状态下的准确失效过程。