热障涂层（TBCs）作为目前最有效的热防护手段之一被广泛应用在航空发动机领域。但随着航空发动机向着高推重比、高燃气效率的方向发展,传统热障涂层材料——氧化钇稳定氧化锆（YSZ）已经无法满足新一代航空发动机的技术需求,寻求一种新型热障涂层材料成为限制当前航空发动机技术进步的瓶颈问题。目前,稀土钽酸盐（RETaO₄）陶瓷凭借着极高的熔点、低热导率、高热膨胀系数和铁弹韧性等优异的热物理性能和力学性能,被认为是最具潜力的新一代热障涂层材料。本文以稀土钽酸盐陶瓷为基础,通过掺杂、取代、合金化等方式对其热学和力学性能进行优化。此外,探究一种在结构和性能与稀土钽酸盐相近的新型热障涂层材料体系——稀土铌酸盐（RENbO₄）陶瓷,以丰富热障涂层材料的大家族。本文研究的主要内容包括:通过制备单相高熵固溶体(Y_0.2Ce_0.2Sm_0.2Gd_0.2Dy_0.2)TaO₄陶瓷,以此来探究A位置多稀土元素掺杂对陶瓷结构和性能的影响。研究结果表明由于高熵效应造成的强烈声子散射,使其热导率低至1.59 W.m^-1.K^-1（700℃）,而热膨胀也达到了10.3×10^-6 K^-1（1200℃）。(Y_0.2Ce_0.2Sm_0.2Gd_0.2Dy_0.2)TaO₄高熵陶瓷的综合性能相对于单一组元的RETaO₄陶瓷有了显著的改善和提高。利用Nb⁵⁺离子取代Ta⁵⁺离子制备了Y(Ta_1-xNb_x)O₄陶瓷体系,以此来探究B位置取代对晶体结构和性能产生的影响。随着Nb⁵⁺离子逐步取代Ta⁵⁺离子,Y(Ta_1-xNb_x)O₄陶瓷的热导率先降低再升高,呈现出明显的对称性。当取代量为50%.mol时,Y(Ta_1-xNb_x)O₄陶瓷的热导率达到最低。Nb和Ta具有相同的价态和离子半径,但相对原子质量和电负性却存在着较大差异,由此产生的声子-点缺陷散射成为影响Y(Ta_1-xNb_x)O₄陶瓷体系热导率变化的主要因素。采用合金化的方式制备了ZrO₂-YTaO₄陶瓷体系,以此来探究ZrO₂在YTaO₄中的固溶机理及热物理-力学性能变化规律。研究结果表明Zr⁴⁺离子在YTaO₄陶瓷晶体结构的A和B位置同时取代,由此产生的晶格畸变效应显著改变的YTaO₄陶瓷的性能。随着Zr⁴⁺离子含量的增加其热导率随之降低,当Zr⁴⁺离子含量为20%.mol时,ZrO₂-YTaO₄陶瓷体系的热导率降至1.33 W.m^-1.K^-1（900℃）,其热导率相对于YSZ降低了40%。通过高温固相反应法制备了致密块体稀土铌酸盐RENbO₄陶瓷,以此来探究RENbO₄陶瓷的综合热物理和力学性能。研究结果表明,稀土铌酸盐RENbO₄具有较低热导率(1.42 W.m^-1.K^-1)和较高热膨胀系数(11.6×10^-6 K^-1),以及与稀土钽酸盐RETaO₄陶瓷类似的铁弹相变。此外,稀土铌酸盐RENbO₄具有更低的密度（5.33-7.40 g/cm³）,由此RENbO₄涂层将会受到更小的离心力从而降低涂层剥落的风险。