热障涂层技术是燃气涡轮发动机叶片三大关键技术之一。锆酸钆（Gd₂Zr₂O₇）是一种极具应用前景的超高温高隔热热障涂层陶瓷层材料,但其断裂韧性有待提高。本论文研究了不同稀土氧化物掺杂ZrO2的高温相稳定性和断裂韧性,优选出性能最佳的掺杂ZrO2组分作为Gd₂Zr₂O₇的增韧剂,采用不同摩尔比增韧剂掺杂Gd₂Zr₂O₇,研究其相组成和力学性能,为新一代超高温热障涂层材料的研制提高理论依据。采用化学共沉淀-煅烧方法制备了3.5 mol%RE₂O₃（RE=Dy,Y,Er,Yb）稳定Zr O2（简称为RESZ）陶瓷粉末并压制成块材,研究了RESZ材料的高温相稳定性和断裂韧性。研究结果表明,制备态的RESZ（RE=Dy,Y,Er,Yb）粉末均呈现亚稳四方相（t’相）,1400℃高温热处理后,t’相的稳定性随着RE3+半径的增大而减小,其中,YbSZ具有最好的高温相稳定性。采用压痕方法对RESZ块材的断裂韧性进行测试,比较YbSZ和YSZ材料的断裂韧性发现,二者韧性接近,分别为5.53±0.10 MPa·m1/2和5.17±0.08 MPa·m1/2。综合材料的高温相稳定性和断裂韧性考虑,Yb SZ有望成为Gd₂Zr₂O₇的一种良好增韧剂。采用化学共沉淀-煅烧方法合成了Gd₂Zr₂O₇粉末,采用高温固相反应方法制备了x mol%（x=5,10,15,20,40）YbSZ掺杂Gd₂Zr₂O₇材料,研究了YbSZ掺杂对Gd₂Zr₂O₇相结构和断裂韧性的影响。随着YbSZ含量的增加,YbSZ先溶进Gd₂Zr₂O₇晶格中,当含量到达15 mol%时出现了t’相。随着YbSZ含量的增加,改性Gd₂Zr₂O₇的断裂韧性增加,增韧机理主要为晶格发生扭曲和无序度增加而引起的增韧、铁弹性增韧和残余压应力增韧。