稀土硅酸盐是目前最常用的环境障涂层候选材料,但是其抗水汽性能还缺乏理论上的比较。因此,本文采用了第一性原理来计算单稀土硅酸盐中的Si-O键的键强,通过比较不同硅酸盐Si-O键的强度来表征其抗水汽性能的优劣。结果表明单稀土硅酸盐的抗水汽性能顺序为Sc₂SiO₅>Dy₂SiO₅>Y₂SiO₅>Ho₂SiO₅>Er₂SiO₅>Yb₂SiO₅>Tm₂SiO₅>Lu₂SiO₅。另外,根据Si-O键的键长和Mulliken布居数大小来看,Sc₂SiO₅具有最高的抗水汽性能,而除了Lu₂SiO₅的抗水汽明显较差,其余的单稀土硅酸盐的抗水汽性能非常接近,这也解释了不同实验结果抗水汽性能大体一致,局部矛盾的现象。另外,通过掺杂其他稀土离子形成固溶体以提高硅酸盐的抗水汽性能,结果发现YScSiO₅和YbScSiO₅具有比未掺杂的单稀土硅酸盐具有更好的抗水汽性能。稀土硅酸镱由于具有低热膨胀系数,优异的抗水汽性能,高的热稳定性以及与基体和粘接层良好的兼容性,被广泛地应用于环境障涂层。目前,常用的硅酸镱分为单双硅酸镱,单硅酸镱的抗水汽性能高于双硅酸镱,但是单硅酸镱的抗热震性能弱于双硅酸镱。为了提高单硅酸镱的抗热震性能,在其中引入不同含量的双稀土硅酸镱,制备出硅酸镱复合物环境障涂层,并进行了室温至1500℃的抗热震实验测试。其中,双硅酸镱和3Yb₂Si₂O₇·Yb₂SiO₅具有接近的抗热震循环次数,大约在360次左右。另外,测得双硅酸镱和3Yb₂Si₂O₇·Yb₂SiO₅陶瓷块体的热膨胀系数分别是5.2×10^-6℃^-1和5.5×10^-6℃^-1,断裂韧性都超过了2.6 MPa·m^0.5,超过了双硅酸镥的断裂韧性。随着硅酸镱复合物中双硅酸镱摩尔分数的增加,硅酸镱复合物的热膨胀系数不断下降,断裂韧性不断增加,抗热震循环寿命不断增加。由于稀土磷酸盐具有较好的抗水汽性能,是很具有发展潜力的新型环境障涂层。本文结合理论计算和实验研究,探索了稀土磷酸盐的弹性模量、热膨胀系数、热导率、抗水汽性能以及与基体和粘接层的兼容性,结果显示磷酸盐杨氏模量为130～225 GPa,热导率在300°C～1500°C之间为2～7 W?m^-1?K^-1,热膨胀系数为5～6.5×10^-6℃^-1,抗水汽性能为1.5～4×10^-4 mg/cm²/h,能够较好的应用于环境障涂层。为了进一步提高环境障涂层的抗水汽性能,可在稀土硅酸盐外表涂覆一层在水汽环境中稳定性较好的锆酸镧热障涂层。但是锆酸镧的断裂韧性较低,如果能够提高其断裂韧性则能够大幅提升环境障涂层系统的服役寿命。因此,本文选择了在高温下仍然有用的增韧方式,铁弹增韧,来增韧锆酸镧基体。所选的铁弹材料为铝酸镧,结果表明,锆酸镧和铝酸镧复合物x LaAlO₃/（1-x）La₂Zr₂O₇的断裂韧性明显高于纯锆酸镧的断裂韧性,特别是x=0.3和0.5的复合陶瓷块体,断裂韧性接近3 MPa·m^0.5左右,内在的增韧机理为压应力增韧和铁弹畴转向增韧。