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TaxHf1-xC固溶陶瓷作为Ta C和Hf C的固溶体,是目前已知物质中熔点最高的一类材料,且相比于单一的Ta C、Hf C二元陶瓷而言,TaxHf1-xC固溶陶瓷还具备了更高的硬度和更优的抗氧化、耐烧蚀潜质,有望继Zr B2、Hf B2等热门超高温陶瓷材料之后成为未来热结构材料领域新的候选材料。但由于Ta C和Hf C陶瓷的熔点高且自扩散系数低,制备高致密且具有理想单相固溶结构特征的TaxHf1-xC陶瓷仍是该研究领域的一个挑战,关于TaxHf1-xC固溶陶瓷的基本性能,特别是材料在高温有氧环境下的氧化、烧蚀行为研究还未见系统报道。因而,本文首先开展了高致密且具备理想单相固溶结构特征的TaxHf1-xC陶瓷可控制备,然后以Ta C、Ta0.8Hf0.2C、Ta0.5Hf0.5C、Ta0.25Hf0.75C、Ta0.2Hf0.8C和Hf C六组样品为代表,系统研究了TaxHf1-xC固溶陶瓷的组织结构、基本性能及氧化、烧蚀行为,构建了TaxHf1-xC陶瓷固溶组成与其基本性能及氧化、烧蚀行为之间的相关性,为TaxHf1-xC固溶陶瓷的工程应用提供了数据支撑,具体内容如下:采用溶剂热-碳热还原-热压烧结联合工艺,突破了全体系组分TaxHf1-xC固溶陶瓷的可控制备,系统研究了材料机械性能及热物理性能与材料固溶组成之间的相关性。通过溶剂热-碳热还原法在1400-2100°C的温度范围内实现了TaxHf1-xC陶瓷粉体的合成,制备的粉体氧杂质含量<1 wt.%,粒径在50nm左右;以制得的TaxHf1-xC陶瓷粉体为原料,在2100°C-70MPa-60min的热压烧结工艺条件下,实现了TaxHf1-xC固溶陶瓷的烧结,烧结所得样品相对密度均>95%;利用XRD和TEM等分析手段,充分证明所得TaxHf1-xC陶瓷完全单相固溶。机械性能测试结果表明,TaxHf1-xC固溶陶瓷的显微硬度随Hf C固溶度的增加而先增大后减小,其中Ta0.5Hf0.5C体系的显微硬度近40GPa,高于文献报道值50%以上。热物理性能分析结果表明,TaxHf1-xC固溶陶瓷的热导率介于20-50W·m-1·K-1之间,随Hf C固溶度的增大而减小,热膨胀系数介于6.79-7.23×10-6/K之间且随Hf C含量的增加而增大。系统研究了TaxHf1-xC固溶陶瓷的等温和非等温氧化行为,并明确了材料氧化行为与固溶组成之间的相关性。TaxHf1-xC固溶陶瓷的抗氧化能力明显优于单一的Ta C和Hf C陶瓷。经1500°C空气环境等温氧化30min,Ta C样品氧化完全,Hf C样品的氧化转化率达到0.4,而Ta0.5Hf0.5C和Ta0.25Hf0.75C样品的氧化转化率不足0.2。在室温至1400°C范围内,以5°C/min升温进行非等温氧化,Ta C和Ta0.2Hf0.8C分别在温度升至1100°C和1200°C左右氧化完全,而Ta0.5Hf0.5C和Ta0.25Hf0.75C样品当温度升至1400°C其氧化转化率也仅0.3左右。通过动力学计算,深入分析并解释了TaxHf1-xC固溶陶瓷的氧化行为,获得了TaxHf1-xC固溶陶瓷的氧化速率常数和氧化活化能。随着Hf C固溶度的增加,TaxHf1-xC固溶陶瓷的氧化速率常数呈现出先减小后增大的趋势,其中Ta0.25Hf0.75C体系的氧化速率常数为2.08-5.27×10-3·s-1,仅为Hf C的(9.15-13.91×10-3·s-1)三分之一左右,与Ta C的38.54-48.03×10-3·s-1相比降低了一个数量级。TaxHf1-xC固溶陶瓷的氧化活化能随Hf C固溶度的变化趋势与氧化速率常数变化趋势相反,其中Ta0.25Hf0.75C的氧化活化能最高,达到120 k J/mol。通过对反应产物的物相及微结构分析与氧扩散系数计算,进一步阐释了TaxHf1-xC固溶陶瓷的氧化行为。TaxHf1-xC固溶陶瓷的氧化层物相组成随着Hf C固溶比的增加总体上呈现出Ta2O5→Ta2O5+Hf6Ta2O17→Hf6Ta2O17→Hf6Ta2O17+Hf O2→Hf O2的转变规律。其中单相Hf6Ta2O17氧化物具有明显双层结构,上面层相对疏松,过渡层连续致密;Ta2O5-Hf6Ta2O17氧化层具有明显的共晶组织特征。O2在不同氧化层中的扩散速率存在明显不同,在1400-1600°C的温度范围内,O2在Hf6Ta2O17中的氧扩散系数仅为0.14-0.31×10-6/cm2·min-1,而在Ta2O5和Hf O2中氧扩散系数分别达到1.56-4.51×10-6/cm2·min-1和0.53-1.82×10-6/cm2·min-1。TaxHf1-xC固溶陶瓷的抗烧蚀能力明显优于单一的Ta C和Hf C陶瓷。在热流密度为4.14MW/m2的低工况烧蚀条件下,TaxHf1-xC固溶陶瓷富Ta体系和富Hf体系表现出不同的烧蚀特征,富Ta体系样品因烧蚀层的熔融和剥蚀形成明显的烧蚀坑;富Hf体系样品由于高熔点烧蚀层粘附在样品表面,样品反而增厚。Ta0.5Hf0.5C陶瓷的线烧蚀率约为0.19μm/s,与Ta C陶瓷的10.76μm/s相比降低了两个数量级;Ta0.25Hf0.75C样品的线烧蚀率为-0.33μm/s,约为Hf C陶瓷-1.67μm/s的1/5。以Ta0.5Hf0.5C和Ta0.25Hf0.75C为代表,在热流密度为12.50 MW/m2的高工况烧蚀条件,进一步对比了TaxHf1-xC固溶陶瓷富Ta和富Hf体系的烧蚀行为,两组样品均出现了明显的烧蚀坑,Ta0.5Hf0.5C陶瓷表现出更优的抗烧蚀性能。研究了烧蚀产物的物相及微结构,构建了TaxHf1-xC固溶陶瓷在超高温环境下的挥发相图,阐明了烧蚀机理。TaxHf1-xC固溶陶瓷的烧蚀产物物相与高温氧化产物物相演变规律基本相同。Ta0.5Hf0.5C陶瓷表现出最优的烧蚀特性,其原因在于其烧蚀层具有致密外层和疏松内层的双层结构,致密外层为Ta2O5+Hf6Ta2O17的共晶组织,能够有效阻氧;疏松内层为（Ta,O）（g）大量耗散的多孔结构,能够有效隔热。富Ta体系的烧蚀层虽然也具有双层结构,但随着上面层低熔点的Ta2O5（1850°C）含量增多,易流失形成孔洞,阻氧效果下降;富Hf体系的烧蚀层仅形成了Hf6Ta2O17+Hf O2的疏松、多孔单层结构,由于缺少Ta2O5玻璃相对孔洞的填充,烧蚀氧化现象加剧。