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ZrN具有高熔点,高热导率,耐侵蚀的特点,又因其与锕系元素良好的相溶性使ZrN可以用作第四代核反应堆的燃料基体。ZrN高熔点,高键能,低自扩散系数的特点使其难以烧结,而核燃料易挥发性导致有必要通过添加剂有效降低ZrN的烧结温度。本文系统研究了分别以金属Zr,酚醛树脂和B4C为添加剂的ZrN陶瓷的致密化行为。运用阿基米德法、XRD,SEM,EDS等测试方法和三点弯曲强度,维氏硬度、压痕法等表征手段,对ZrN陶瓷在烧结过程中的致密化行为,扩散特性,化学反应过程及力学性能进行了研究。不同含量的金属Zr与ZrN通过缺陷反应形成了缺氮的非化学计量比化合物ZrN1-x,并以Zr2N为缺陷反应的中间产物。由N原子空位主导的晶格扩散受到缺陷浓度的影响,因此ZrN1-x中,随着N空位的增加,致密化温度逐渐降低:计量比每降低0.1,致密化温度降低100oC左右。对比热压烧结和无压烧结的ZrN1-x陶瓷,由于压力对于空位化学势的显著作用,热压烧结后试样的致密度要明显大于无压烧结。N空位对于晶格扩散传质的促进显著增加了晶粒长大的动力,因此在ZrN1-x陶瓷中均出现不同程度的晶粒长大。由于晶粒尺寸的增大和ZrN0.7中Zr2N脆性相的出现,导致ZrN1-x陶瓷的韧性较低,其中ZrN0.9试样的断裂韧性为2.6±0.2MPa·m1/2。两步法烧结工艺导致ZrN1-x陶瓷晶粒粗化,气孔率增加,对于不同计量比ZrN1-x陶瓷,两步法对于其致密度和晶粒尺寸的影响的趋势相同。通过酚醛树脂向ZrN中引入C,ZrN陶瓷的致密度得到提升。体系中C通过进入ZrN晶格中形成ZrCxNy,N原子与粉体中ZrO2反应形成存在于晶界处的ZrOx’Ny’固溶体。通过Zener模型验证了晶界处的ZrOx’Ny’第二相有通过晶界钉扎显著抑制ZrN的晶粒长大的作用。随着C含量的增加,由于细晶强化和ZrN晶界的强度增加,添加5mol.%C的ZrN陶瓷的强度为333±48MPa。B4C通过与ZrN和ZrO2杂质的化学反应而促进了ZrN陶瓷的烧结,试样达到了完全致密。最终产物为非化学计量比ZrN和C的固溶体ZrCxNy、ZrB2和BN,B4C含量为1mol.%,5mol.%,10mol.%,20mol.%时,x和y的值分别为0.01,0.10,0.18,0.33和0.99,0.94,0.87,0.66。添加10mol.%的B4C的使试样中存在一定数量的Zr B2板状晶,对ZrN陶瓷起到了增强的作用,其抗弯强度达到了524±28MPa。