ZrB₂因高熔点、好的抗氧化性、高硬度、好的导热性以及低热膨胀系数等优点而成为高温结构材料的候选材料。但陶瓷材料固有的脆性是其致命的弱点,因此本课题采用碳纤维以改善其韧性。用XRD、SEM分析其物相和组织结构等。测试复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性,同时分析碳纤维对材料力学性能的影响。对碳纤维含量为20vol%的复合材料体系进行热冲击、氧化性实验。为使纤维分散均匀,选用十二烷基磺酸钠作为分散剂同时用超声,然后将纤维与粉体一起湿混6小时。用热压烧结制备复合材料,具体工艺为:将混合料从室温以15℃/min升温至2000℃,同时压力缓慢升至30MPa,保温保压1小时后随炉冷却至室温,ZrB₂-SiC-Cf复合材料致密度达97%以上。XRD结果显示烧结过程中碳纤维与基体ZrB₂发生反应生成少量ZrC。测试碳纤维含量为5vol%、10vol%、15vol%和20vol%材料的抗弯强度、断裂韧性。韧性随碳纤维含量的增加而增加,但强度随含量增加变化不明显,加入20vol%碳纤维后材料的韧性为6.10MPa·m^1/2是ZrB₂-SiC的3.05倍,但强度低于ZrB₂-SiC,并分析了材料的增韧机理。研究了碳纤维含量为20vol%复合材料在300℃、600℃和900℃的高温强度。考察碳纤维含量为20vol%复合材料的抗热冲击性与氧化性。加入碳纤维材料的韧性提高,弹性模量和热膨胀系数降低,因此复合材料表现出优良的抗热冲击性。基体氧化生成ZrO₂与SiO₂,这些氧化物在基体与纤维表面形成一层保护膜,阻止了材料的进一步氧化,因此ZrB₂-SiC-Cf有较好抗氧化性。