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超高温陶瓷作为防热材料在航天领域具有广阔的应用前景,成为近年来研究的热点。碳化锆(ZrC)属于超高温陶瓷的一种,具有熔点高、硬度大、断裂强度高、导电(热)性好、耐腐蚀的优点。但是ZrC难烧结、断裂韧性低、抗氧化性差,严重限制了它在实际中的应用。为了提高ZrC陶瓷的综合性能,本文分别利用SiC和LaB6作为添加剂制备了ZrC基陶瓷,对复相陶瓷的烧结行为及微观组织结构进行了分析,系统研究了添加剂对ZrC陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响。 通过热压烧结、无压烧结以及放电等离子烧结方法制备了ZrC-SiC陶瓷。SiC可以降低ZrC晶粒生长速率,消除晶内孔,进而细化ZrC陶瓷的组织结构并提高ZrC陶瓷的致密度和室温力学性能。SiC粒径越小,越有利于ZrC的烧结且陶瓷组织结构越精细。原始ZrC粉末经过高能球磨后烧结驱动力增加,提高了ZrC陶瓷的致密度。引入2wt.％石墨提高了ZrC的扩散速率,降低了ZrC的烧结温度。ZrC、Si、石墨混合粉末经过球磨后具有优异的烧结性能,1800℃放电等离子烧结制备的ZrC-SiC陶瓷相对密度超过96.1%,并表现出了优异的力学性能。 研究了ZrC-30vol.%SiC陶瓷空气中800～2100℃的氧化行为。探讨了不同体积含量及不同粒径SiC对ZrC-SiC陶瓷1300℃和1500℃氧化行为的影响。详细分析了氧化层的微观组织结构及相组成并研究了氧化层的生长动力学,揭示了ZrC-SiC陶瓷的氧化机理。800℃和1100℃氧化时引入SiC降低了ZrC的抗氧化性。1300℃氧化时引入SiC提高了ZrC的抗氧化性,小粒径SiC更有利于提高抗氧化性。1500℃氧化时引入10、20vol.%SiC降低了ZrC的抗氧化性,引入30vol.%SiC提高了ZrC的抗氧化性,SiC粒径对ZrC-SiC抗氧化性影响不大。1300℃和1500℃氧化时ZrC-SiC陶瓷的氧化层能够形成双层结构。外层为白色并含有较多气孔,由ZrO2、SiO2、少量C构成;内层为黑色且致密,由ZrO2、SiC、大量C构成。内外层的生长速度与氧化温度、SiC的含量以及粒径相关。高温(～1700℃)和超高温(～2100℃)氧化时,ZrC-SiC陶瓷氧化层中 SiO2含量降低,气孔数量增加,氧化层保护能力下降。 采用LaB6作为ZrC的添加剂,利用反应热压方法制备了含有 ZrB2和一种片层结构相的ZrC基陶瓷。原位生成的第二相细化了陶瓷的组织结构,提高了ZrC陶瓷的致密度以及断裂强度和断裂韧性,降低了硬度和弹性模量。原位反应生成的片层结构相表现出了一定的室温塑性,并能够导致裂纹偏转,有利于提高材料的断裂韧性。LaB6能够提高ZrC陶瓷的抗热震性及800～1500℃空气中的抗氧化性。抗氧化性的提高源于原位生成的ZrB2,片层结构相加速了基体的氧化速率。本文发现的片层结构相可能与La-B-C化合物有关。CeB6和GdB6也能够与ZrC反应生成类似的片层结构相,因此通过本文的方法有望制备出更多新的含有稀土族元素的片层结构相。