本文以具有较好综合热物理性能的烧绿石型Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料为研究对象,根据Gd₂Zr₂O₇中R(Gd³⁺)/R(Zr⁴⁺)比值处于相变临界点的特点,本文首先选取较Zr⁴⁺离子半径较小的Nb⁵⁺对Zr⁴⁺进行部分取代来使得R(Gd³⁺)/R(Zr⁴⁺)比值始终保持在烧绿石结构范围1.46≤R(Gd³⁺)/R(Zr⁴⁺)≤1.78内,进而研究Nb⁵⁺掺杂对Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料的热膨胀系数及热导率的影响;然后在掺杂Nb⁵⁺的基础上对Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料进行Nb₂O₅,CuO以及Nb₂O₅,Fe₂O₃的共掺,使得共掺后陶瓷材料化学式保持A₂B₂O₇标准式,并对掺杂后的陶瓷材料的热膨胀系数以及热导率进行机理研究。本文采用高温固相反应法合成材料,分别利用XRD、Raman光谱仪、SEM、高温热膨胀仪以及激光导热仪对各系列陶瓷材料的晶体结构、显微形貌、热膨胀系数以及热扩散系数进行表征,并根据阿基米德原理和Neumann-Kopp定律计算各系列陶瓷材料的体积密度和热容。研究结果如下:对Gd₂Zr₂O₇中Zr⁴⁺位进行Nb⁵⁺掺杂、Nb₂O₅、CuO共掺以及Nb₂O₅与Fe₂O₃的共掺结果表明:Gd₂(Zr_1-x-x Nb_x)₂O_7+x、Gd₂(Zr_1-3x/2Nb_xCu_x/2)₂O₇以及Gd₂(Zr_1-2x-2x Nb_xFe_x)₂O₇陶瓷试样均呈单一立方烧绿石结构,且三体系材料晶胞结构致密。热物理性能结果表明:在室温至1300℃范围内,Gd₂(Zr_1-x-x Nb_x)₂O_7+x及Gd₂(Zr_1-3x/2Nb_xCu_x/2)₂O₇陶瓷试样的热膨胀系数随掺杂氧化物含量的增加而降低,Gd₂(Zr_1-2xNb_xFe_x)₂O₇陶瓷试样的热膨胀系数随着Nb₂O₅及Fe₂O₃掺杂量的增加呈先增加后降低的现象。Gd₂(Zr_1-x-x Nb_x)₂O_7+x陶瓷试样的热导率随Nb₂O₅掺杂量的增加从室温下的1.53-1.81 W/（m·K）范围变化至1000℃的1.27-1.45 W/（m·K）范围。Gd₂(Zr_1-3x/2Nb_xCu_x/2)₂O₇陶瓷的热导率在测试温度范围25℃-1000℃之间呈下降趋势,从2.01 W/（m·K）降低至1.10 W/（m·K）,而随着Nb₂O₅、CuO掺杂量的增加,其热导率呈先降低后增高的现象。Gd₂(Zr_1-2xNb_xFe_x)₂O₇陶瓷材料的热导率在25℃-1000℃范围呈下降趋势,当Nb⁵⁺、Fe³⁺的掺杂量在0-0.05 mol范围时,Gd₂(Zr_1-2xNb_xFe_x)₂O₇陶瓷材料的热导率随Nb⁵⁺、Fe³⁺的掺杂量的增加而增加,当掺杂量达到0.06 mol时,其热导率比掺杂量为0.05 mol时略有降低。结果表明,Gd₂(Zr_1-3x/2Nb_xCu_x/2)₂O₇体系陶瓷材料具有作为YSZ材料的候选材料的可能。