一种热障涂层梯度热震试验试样夹具装置，包括依次叠加使用的外径相同的底部圆形钢板、中间圆环以及顶部圆环；试验前，先将底部圆形钢板置于底部，中间圆环置于其上，随之将试样放入中间圆环梯形握爪间，最后将顶部圆环置于其上，调整三个部件至其上的圆孔对齐，通过螺栓连接，螺母紧固，试样装配完成；本发明特点是夹具结构简单，安装方便，提高效率；夹具不影响热震试验过程中样品表面应力状态，能真实模拟覆盖热障涂层工件工作时的表面状态；能够满足试样表面加热，背面冷却的条件，模拟热障涂层真实服役情况。