本综述深入探讨了HEREOs在工艺-微结构演变、高温相稳定性以及缺陷工程调控热物性等方面的内在机理,详细剖析了HEREOs在CMAS腐蚀及水蒸气氧化等极端环境下的损伤演化规律与失效机制。同时,提出了通过多尺度结构工程(如多相协同增韧、梯度结构设计)克服材料本征脆性、提升抗热震耐久性的策略,并指出引入机器学习实现多目标性能协同优化是加速HEREOs研发进程的重要途径。
此外,本综述基于文献数据对HEREOs进行了多项研究趋势统计。例如,当前HEREOs设计呈现出显著的元素选择性:大半径稀土元素(La、Nd、Sm、Gd)因能有效兼顾隔热性能与相稳定性,在A位占据主导地位;B位则以Zr为主(Ce、Hf次之),形成了典型的“稀土A位+Zr/Ce B位”化学模板,这也使得缺陷萤石与烧绿石结构成为该领域最常见的晶体体系。
特别地,(La,Nd,Sm,Eu,Gd)五元组合凭借其广阔的可调物性空间,成为目前研究最为频繁的元素组合,而(La₀.₂Nd₀.₂Sm₀.₂Eu₀.₂Gd₀.₂)₂Zr₂O₇则是该领域研究最为广泛的材料体系。这些统计分析规律为HEREOs的成分设计提供了重要参考和依据。
然而,尽管HEREOs在实验室尺度展现出优异的综合性能,其工程应用仍面临多重挑战:非平衡制备过程(如热喷涂)引发的成分偏析与相结构失稳、多物理场耦合环境下的长寿命验证数据匮乏,以及本征断裂韧性仍低于传统YSZ等问题。未来研究需重点关注非等原子比成分优化、喷涂工艺-微结构-服役性能的精确调控,并建立基于人工智能的涂层寿命评估模型,从而推动HEREOs从实验室研究向工程应用的实质性转化。
