超高温陶瓷是临近空间高马赫数飞行器的热防护系统和超燃冲压发动机部件等面临超高温大热流强氧化性环境中具有潜在应用前景的关键热结构材料。碳化锆基超高温陶瓷材料具有高熔点、高硬度、较低的密度、低饱和蒸气压、无固态相变，以及优异的抗烧蚀性能和抗辐照损伤性能等，而成为下一代高超声速飞行器和核能系统的重要候选材料。尽管碳化锆材料具有诸多优点，但其强共价键和较低的体扩散系数使其难烧结致密，且材料的强度和韧性相对较低。在高温下，碳化锆基陶瓷材料的抗弯强度明显降低，蠕变速率加快。ZrC单相材料抗氧化能力差，ZrC材料的导热性能和可靠性需要提高。这些缺点严重地限制了碳化锆材料的应用。因此，本论文通过考察不同添加剂对热压烧结碳化锆陶瓷的微结构和性能的影响，研究了材料的常温、高温力学性能、热学性能与材料组分和微结构的关系，并对其作了评价和分析。主要研究内容如下:　　(1)研究了不同粒径尺寸(0.45μm、3.5μm和10μm)的SiC对热压烧结ZrC-20vol％ SiC复相陶瓷材料的致密化、微结构、力学性能和热学性能的影响规律。不同粒径尺寸的SiC均可以促进ZrC-20 vol％ SiC陶瓷的致密化，2000℃下热压烧结的致密度可达97.7％-98.7％。原料粉体中SiC粒径越大，在烧结过程中对ZrC-SiC材料晶粒的钉扎作用越小，ZrC、SiC的晶粒粒径也越大。ZrC-SiC陶瓷材料的弯曲强度、硬度均随着SiC粒径的增加而降低;韧性则先增加后降低。在发生断裂时，SiC粒径过小，对裂纹的偏转作用不明显，粒径过大，裂纹则会直接穿过第二相，也不利于提高材料的断裂韧性。大尺寸SiC晶粒容易导致应力的集中，不利于提高材料的断裂韧性。SiC初始粒径为3.5μm时，ZrC-SiC陶瓷材料的断裂韧性最高，达到3.25 MPa·m1/2。SiC第二相晶粒粒径越大，陶瓷材料的热导率就越高。SiC粒径为10μm样品的室温热导值最大，达到46 W/(m·K)。　　(2)以ZrSiO4和石墨为原料，在真空条件下通过碳热还原反应制备了ZrC-SiC复合粉体。实验结果表明，当反应温度在1600℃，原料ZrSiO4和石墨摩尔比为1∶5时，制备的混合粉体纯度高、无团聚、分布均匀。利用XRD和TG-DTA计算了混合粉体中ZrC和SiC的体积分数，分别为73 vol％和27 vol％。利用ZrC-SiC混合粉体热压烧结制备ZrC-SiC陶瓷材料。制备的混合粉体具有较高的烧结活性，在1800℃即可得到烧结致密的陶瓷样品。β-SiC在高温(＞1900℃)时会发生相变，生成板状的α-SiC，并明显改善材料的力学性能。在断裂时，板晶SiC通过使裂纹发生偏转，而使能量加速耗散，从而提高材料的断裂韧性。2000℃时热压制备的陶瓷样品的抗弯强度达703 MPa，断裂韧性为2.99 MPa· m1/2。烧结温度从1800℃提高到1900℃，SiC的晶粒尺寸生长不明显（从0.6μm到1.5μm），而SiC发生相变后生成了热导率较高的α-SiC，使陶瓷材料的热导率提升。而在2000℃下，SiC晶粒生长明显(4μm)，材料的室温热导率(35.8 W·m-1·K-1)明显低于1900℃的（52.2 W·m-1·K-1），这可能归因于后者中可能存在的热流通道。　　(3)通过理论计算和实验研究了过渡金属碳化物添加剂(WC、TaC、VC和NbC)对ZrC陶瓷材料的烧结性能、微结构、常温和高温力学性能、抗氧化性能及热性能的影响。WC添加剂具有去除晶界氧杂质和固溶强化的作用，从而有利于提高ZrC陶瓷材料的烧结性能和力学性能，特别是高温力学性能。第一性原理计算结果表明，W在ZrC晶格中的固溶有利于降低晶界氧进入ZrC晶格的活化能，使晶界处的O更容易固溶到晶格中，从而减少晶界处的氧含量，净化晶界。利用脉冲激发技术测量了ZrC陶瓷材料的弹性模量和内耗随温度的变化曲线。WC添加剂不但可以通过固溶来限制晶粒的滑移，还可以除氧反应来提高陶瓷材料的晶界强度，因此在室温时，WC添加剂的引入使材料的断裂方式由原来的完全沿晶断裂转变为完全的穿晶断裂。引入WC添加剂后，在1600℃时的抗弯强度为302±12 MPa，1300℃时的弹性模量为331.1 GPa，高于纯相ZrC陶瓷的278±11 MPa和313.0 GPa。过渡金属碳化物添加剂对ZrC陶瓷材料的热导率有着重要的影响，掺杂NbC的ZrC陶瓷材料热导率相对最高，掺杂VC的陶瓷材料的热导率最低，在室温时，只有17.2 W/(m·K)。　　(4)本工作还研究了AlB2添加剂对ZrB2陶瓷材料致密化、微结构、力学性能和抗氧化性能的影响。AlB2添加剂通过除氧反应和液相烧结，促进ZrB2材料的烧结致密。过多的添加剂含量会导致ZrB2晶粒的过大生长，使材料的抗弯强度降低。AlB2添加剂可以有效改善ZrB2材料在1500℃的抗氧化性能。在较低温度段(小于1100℃)，ZrB2-AlB2陶瓷通过氧化过程中产生的B2O3(Ⅰ)对材料提供保护;在中温段（1100℃-1600℃），氧化过程中产生的Al-B-O液相会富集在样品表面，降低氧扩散速率，从而对基体提供抗氧化性能的保护;在高温段，氧化产生的Al2O3可以促进ZrO2层的液相烧结，使氧化层致密，阻止样品的进一步氧化。ZrB2-5vol％AlB2在1500℃氧化3h的氧化层厚度只有纯相ZrB2材料的60％。