硼化物基超高温陶瓷材料（ultra high temperature ceramic简称UHTC）具有高熔点、耐腐蚀、在高温下能够保持力学和化学稳定性等一系列优点,因而该材料成为新型天地往返飞行器、高超声速飞行器和火箭推进系统等最具前景的候选材料。但由于陶瓷材料的本征脆性,使得UHTC在热冲击环境下容易发生灾难性的破坏。大幅度提高UHTC的抗热冲击性能、对UHTC的抗热冲击性能进行合理准确的表征是有待解决的问题。基于此背景,本文围绕UHTC的热冲击失效问题主要开展了以下几方面的工作:提高材料的断裂性能可以在一定程度上提高材料的抗热冲击性能,因此本文首先从影响断裂性能的主要因素入手,分析材料的残余应力、微观结构、应变速率和应力集中状态对材料断裂行为的影响,为提高材料的抗热冲击性能提供指导。结果表明:ZrB₂晶粒热膨胀各向异性产生的残余应力不可忽略,异常长大的ZrB₂晶粒周围晶界以及晶界能较低处是容易发生晶界损伤或开裂的位置,控制ZrB₂晶粒尺寸的大小以及尺寸分布的均匀性对提高材料的断裂性能具有重要的意义;在UHTC中添加C形成的石墨片层微观结构能够提高UHTC的裂纹扩展阻力,增大晶粒尺度也能提高UHTC的裂纹扩展阻力,但后者对裂纹扩展阻力的提升幅度相对较小;通过对UHTC进行不同加载速率的三点弯曲试验研究发现,不同应变速率下测试得到的材料强度各异,即应变速率对弯曲应力存在一定的贡献,应变速率越大对弯曲应力的贡献越大;针对添加C的UHTC切口试样进行三点弯曲试验研究发现,C的添加能够降低材料的切口敏感性,因此在UHTC中添加适量C可以降低构件形状过渡处的应力集中状态。采用淬火方法研究UHTC的抗热冲击性能,主要从UHTC的微观结构和淬火环境两个方面研究影响UHTC抗热冲击性能的因素及规律。结果表明:由于石墨片层微观结构能够很大程度上提高材料的裂纹扩展阻力,所以添加C的UHTC淬火后具有相对较高的剩余强度保持率;晶粒尺度的减小提高了UHTC的材料强度,从而提高了UHTC的临界淬火温差,但由于工艺所限,较小晶粒尺度的UHTC的材料强度分散性较大,淬火后材料的力学性能稳定性较差;淬火后材料的表面裂纹密度不是剩余强度衰减的主要影响因素,裂纹扩展深度稳定在一定范围内,因此裂纹扩展深度是影响剩余强度的主要因素;不同介质与UHTC之间的换热系数不同,所以同一材料在不同介质中淬火表现出的抗热冲击性能不同。通过有限元分析表明,表面换热系数与淬火温差都是通过影响表面换热速率使材料发生破坏的,即控制热冲击破坏行为的本质因素是材料表面的换热速率。建立考虑应变速率影响的热冲击理论模型和淬火过程中试样表面裂纹的扩展模型,并针对ZrB₂+20%SiC+5%AlN这种材料的淬火热应力及裂纹扩展深度进行理论预测。结果表明:淬火过程中的动态热应力远大于准静态热应力,因此淬火过程中需要考虑动态热应力的影响;对于非贯穿的表面裂纹,在整个淬火过程中的扩展深度c<0.6H（H=1.5mm ,为试样半厚） ,与淬火试验（0.2H<c<0.56H）现象吻合。搭建UHTC局部快速升温试验平台,为实现材料局部升温热冲击提供一种简单易行的方法。利用该设备对ZrB₂+20%SiC和ZrB₂+20%SiC+10%C进行局部热冲击试验表征。结果表明:UHTC局部升温速率可达500℃/s,可以实现局部热冲击;通过计算分析得出,在试验过程中UHTC内部ZrB₂和SiC之间热膨胀不匹配产生的热应力远大于温度梯度引起的热应力,但产生裂纹的方向由后者产生的热应力控制;由于ZrB₂+20%SiC+10%C具有相对较高的裂纹扩展阻力,这种材料在进行一次或多次循环热冲击试验后具有相对较高的剩余强度保持率。因此,改进工艺降低基体与第二相颗粒之间的热膨胀不匹配性、进一步提高材料的裂纹扩展阻力对提高UHTC在热冲击环境下的安全可靠性具有重要意义。