考察了不同含量Nd3+掺杂LZ粉末从室温到1200℃的热膨胀系数，结果如图1所示。从图1可以看出，稀土离子掺杂会对LZ的热膨胀行为造成一定影响，并且随Nd3＋含量的增大，La2-xNdxZr2O7错酸钢粉末的热膨胀系数呈现先减小后增大的趋势。在800℃以下，N04的热膨胀系数最低；但是当温度高于800℃后，N06的热膨胀系数随温度的升高而减小。室温至1200℃，NO6的热膨胀系数仅有8.928×10-6/K，明显低于La2Zr207的热膨胀系数（9.694×10-6/K）。低热膨胀系数的涂层材料可以考虑将其用在Cf/SiC或Mo合金等低膨胀基体上，具体内容见第八章。进一步增大掺杂量x，La2-xNdxZr2O7粉末的热膨胀系数开始急剧增大，甚至超过纯LZ粉末，N08在25~1200℃范围内的热膨胀系数最高达到了9.82×10-6/K。
图1 La-xNdxZr2O7（x=0，0.2，0.4，0.6，0.8）粉末的热膨胀系数与温度的关系曲线
材料的热膨胀系数主要取决于物质内原子间的斥力、引力大小及化学键的强度。任一离子与氧形成化学键（R-O键）的强度与R的离子半径及原子序数相关。轻稀土元素（La~Eu）的R-O键能随原子序数的增大而降低，比如La-O键的键能为8.25eV，Nd-O键的键能为7.25ev。理论上在错酸铺中，降低La-O键的强度有利于La-O键的扩张，即有利于提高LZ的热膨胀系数。但实验结果表明，Nd取代La对热膨胀系数的影响并不完全符合离子半径和键能的变化。原因尚不清楚，但可以肯定的是，热膨胀行为不只与键能有关。
此外，从图1还可以看出，随温度的升高，粉末材料的热膨胀系数总体上呈增大趋势。固体材料的热膨胀系数随温度升高而增大的本质是由于点阵结构中的质点间平均距离随温度升高而增大。固体材料受热以后晶体振动加强，因而引起体积增大，在高温下，晶格振动的激化就会使热膨胀系数增大。但是在200-560℃的温度区间，所有材料的热膨胀曲线上都出现一个强烈的收缩峰。La2Ce2O7也出现过这种现象。显然，这种收缩不是热膨胀测试过程中发生烧结而引起的，造成材料热收缩的原因是材料自身晶格常数的减小。引起晶格收缩的机理有几种，包括相变、晶格的非对称性膨胀、多面体旋转以及M-O-M'（M，M'=金属原子）键的剪切运动。在烧绿石结构La2Zr2O7中，存在着大量的氧空穴，M-O-M'键的纵向与剪切运动控制着晶格的热膨胀。在某个适合的温区内如200~560℃，横向剪切运动比纵向运动强烈，就会导致热收缩的产生。部分Nd3+离子取代La3+后，增大了晶体内部的氧空穴，因此，随Nd3+含量的增多，材料热收缩的程度也越大。这种较低温度下出现的热收缩会加剧服役过程中涂层内部的热应力，诱发裂纹的产生并缩短涂层的热循环寿命。
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