现代航空航天高技术产业的快速发展对具有耐高温、抗氧化、高强度等特性的先进陶瓷材料提出了迫切需求。近年来采用有机前驱体转化法制备BN、SiC等非氧化物耐高温陶瓷或陶瓷基复合材料成为研究的热点。本文通过控制工艺条件合成h-BN前驱体单体三氯环硼氮烷(Tricholoroborazine,TCB),将之应用于SiC前驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)的改性,并在一定条件下将其转化为泡沫陶瓷材料。研究了反应条件等对前驱体组成、结构及热转化陶瓷的组成和性能的影响。主要的研究内容和结果如下:　　 (1)以三氯化硼和氯化铵为原料,分别以微米级的Fe、Co及Ni粉为催化剂,在溶剂回流条件下合成并提纯得到TCB晶体。利用红外光谱、核磁共振11B谱及1H谱进行表征。结果表明,以氯苯为溶剂时,所得晶体为纯TCB,收率为约40wt%;加入催化剂后,TCB的收率均有提高,其中Fe粉的催化效果最好,可将TCB的收率提高至83wt%。　　 (2)采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在Gaussian2003程序中采用6-31G(d)基组对TCB及其取代产物的可能构型进行几何构型优化计算,得到稳定的几何构型。在同等条件下进一步进行自然键轨道计算分析,得到其电子结构、前线轨道。在B3LYP/6-31G(d)基组对TCB-二甲胺反应体系进行优化计算,用线性内坐标QST3法搜索得到取代反应的过渡态,对过渡态进行内禀反应坐标的计算验证。并对反应物、中间体、产物和过渡态分别进行几何结构优化和频率计算,从而确定反应物、中间体、和产物的稳定构型。在此基础上以TCB为原料,与甲胺/二甲胺进行取代反应,分别制备了TCB的三取代产物:2,4,6-三(甲胺基)硼吖嗪(MAB)和2-二甲胺-4,6-二(甲胺基)硼吖嗪,利用红外光谱、核磁共振11B谱和13C谱进行表征,证灾为目标产物。并以2,4,6-三(甲胺基)硼吖嗪为原料,在N2保护下,通过控制反应温度及时间可得到一系列硼氮聚合物前驱体。　　 (3)以TCB和聚合硼氮烷(PBN)为改性剂与PCS反应,制备了改性PCS聚合物。着重研究了TCB与PCS的反应性以及TCB用量对改性PCS结构、陶瓷收率、可加工性及SiC产物微结构的影响。利用红外光谱、热重、XRD等测试分析技术对相应产物进行表征。结果表明,PCS分子中的Si-H键可部分地与TcB中的C1-反应生成HCl;随着TCB添加量的增加,PCS中Si-H键含量呈下降趋势。TCB的加入可显著提高PCS的陶瓷收率,当TCB添加量大于8wt%时,陶瓷收率约增加10wt%。当TCB添加量为5～8wt%时,可在提高PCS收率的同时使其保持较好的可加工性能,而当TCB添加量大于8wt%时,可加工性能变差。B、N元素的引入对SiC的微结构产生影响:在氩气保护下,经1000℃热处理时,TCB的加入促进了SiC晶粒的生长:而经1.500℃热处理时,能够抑制SiC品粒的生长。此外,MAB也可显著提高PCS的陶瓷收率。　　 (4)分别以TCB改性PCS、PBN改性PCS聚合物为原料,采用前驱体自发泡技术在400℃、5MPa下制备泡沫体,发现后者可制得泡孔较为均匀的SiC泡沫体。后者制备的轻质SiC-BN复相泡沫陶瓷孔隙率高、孔径较大,其压缩强度约为纯SiC陶瓷泡沫的5～10倍;在800℃至1100℃的温度区间内具有显著的抗氧化性能。　　 (5)采用本研究组研制的高温隔热效果测试装置对BN/SiC多孔陶瓷材料进行隔热性能测试。发现其在1400℃左右的高温隔热效果与ZrO纤维板的隔热效果相当,可适用于对结构强度要求较高的服役环境。所得BN/SiC多孔陶瓷的热导率在500℃时仅为1.5W/m·K;在1500℃时仍小于4.0W/m·K,是理想的高温隔热候选材料。采用有限差分法数值模拟了背部升温历程,将其有效导热系数代入计算模型,得到材料背部中心温度升温历程的数值模拟结果,与实际升温历程基本吻合,表明模拟计算所选取的模型能够用于模拟实测热导率随温度的变化,从而预测隔热材料的有效导热系数,为工程应用提供数据。