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航空航天飞行器面临着高温高压燃气流冲刷、烧蚀、氧化、热震等极端服役环境,对材料的制造工艺、使用性能有着极其苛刻的要求。因此,研发对具有承载、质轻、高强韧、耐高温、抗氧化、抗热震、耐烧蚀和高可靠性等优异性能的高温结构材料或结构/功能一体化材料有着非常迫切的需求。SiBCN系陶瓷材料是上世纪90年代中期才公开报道的一种新型陶瓷材料,这种材料相比于其它常见尖端部位热防护材料在高温下表现出了更为优异的性能,如具有非氧化物陶瓷中最低的氧化系数、热膨胀系数低、高温黏度大、高温力学性能优越等特点。前驱体裂解法是制备SiBCN系陶瓷材料的主要制备方法,该方法可获得高纯度、组织结构均匀的陶瓷材料,但无法制备高致密大尺寸陶瓷构件。基于机械合金化的无机法结合烧结技术可以制备出组织结构相对均匀、综合性能优异的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷。但是,该方法制备SiBCN系陶瓷材料仍存在一些问题亟需解决。例如,SiBCN非晶陶瓷粉体及非晶块体陶瓷的析晶动力学尚未系统展开;析晶行为对该体系块体陶瓷微观组织结构、力学性能及高温抗氧化行为的影响有待进一步研究。针对存在的问题,本文采用机械合金化制备不同成分SiBCN非晶陶瓷粉末,采用高压和热压烧结制备不同C、B含量的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷,研究非晶陶瓷粉体及块体陶瓷的析晶动力学;研究析晶行为对SiBCN块体陶瓷组织结构、力学性能及高温氧化行为的影响;研究依赖于化学成分的物相组成、微观组织结构和力学性能演化规律。以石墨、立方硅、硼粉和六方氮化硼为原料,采用基于机械合金化的无机法制备不同C、B含量Si2BC0.1-4N和Si2B1-4C2N非晶陶瓷粉体。结果表明,机械合金化成功实现了元素原子在原子尺度上的均匀混合,粉体非晶化程度随C含量的增加提高,随B含量增加降低;B含量的增加,降低了非晶陶瓷粉体的高温热稳定性,而C含量的增加有助于提高非晶陶瓷粉体的高温热稳定性。基于JMAK理论,不同成分SiBCN非晶陶瓷粉体析出相SiC的析晶转变方式为:连续形核+三维扩散长大。Si2BC1-4N非晶陶瓷粉体表观晶化激活能随C含量增加先升高后降低,分别为199.99 kJ/mol、229.10 kJ/mol、200.87 kJ/mol和179.10 kJ/mol;Si2B1-4C2N非晶陶瓷粉体表观晶化激活能随B含量增加单调降低,分别为192.94 kJ/mol、190.85 kJ/mol、149.29 kJ/mol和153.16 kJ/mol。高压改变了SiBCN块体陶瓷析出相的平衡条件,使得析出相的形核顺序、相对数量及析晶机制发生改变。不同C含量Si2BC2-4N非晶块体陶瓷,烧结压力主要影响析出相BN（C）的形核阶段,极大的降低了形核激活能;随着C含量的增加,该非晶块体陶瓷的晶化激活能逐渐降低。不同B含量Si2B1-4C2N非晶块体陶瓷,压力主要影响析出相BN（C）的长大阶段,提高了长大激活能;随着B含量的增加,非晶块体陶瓷的晶化激活能逐渐降低。不同成分SiBCN非晶块体陶瓷,其析晶微观机制为表面形核（陶瓷颗粒桥接界面）+一维扩散长大。析晶温度随烧结压力的增加并非单调变化,更不是线性增加,两者有着非常复杂的关系。析晶温度的高低除了取决于依赖于烧结压力的晶化激活能外,很大程度上还受到体系的平均化学成分、化学短程有序、短程扩散等因素影响。采用高压低温烧结技术成功制备了不同成分SiBCN非晶块体陶瓷。随着烧结压力的提高,非晶块体陶瓷致密化程度随之提高;B含量的增加,阻碍了非晶块体陶瓷的烧结致密化。Si2B2C2N非晶块体陶瓷的纳米硬度和杨氏模量最高。热压烧结制备不同成分SiBCN纳米晶块体陶瓷,结果表明材料的物相组成,微观组织结构、力学性能与陶瓷平均化学成分密切相关。C含量较低的Si2BC0.1-2N纳米晶块体陶瓷物相组成为单质Si、BN和少量SiC相,而Si2BC2-4N纳米晶块体陶瓷物相组成为SiC和BN（C）。Si2B1.5C2N纳米晶块体陶瓷综合力学性能最优。BN（C）结构和形貌与陶瓷平均化学成分相关。C插入到BN（0002）基面可以有效增加基面的缺陷浓度,使得（0002）基面发生劈裂、扭曲、旋转、膨胀甚至失稳崩塌。Si2BC1-2N和Si2BC3-4N纳米晶块体陶瓷,BN（C）相具有高度有序结构,Si2BC2-3N纳米晶块体陶瓷部分BN（C）相具有湍层状结构。硼粉加入后,陶瓷基体中生成了BxC相,使得BN（0002）基面浓度降低,BN（C）有序化程度提高。SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷在1500 o C高温氧化产物均为非晶SiO2和方石英;非晶块体陶瓷氧化层致密光滑,表面无明显孔洞、微裂纹和鼓泡,与陶瓷基体结合良好;纳米晶块体陶瓷氧化层形貌取决于陶瓷的平均化学成分,C含量越高,氧化层越疏松多孔,而B含量越高,氧化层越致密。Si2BC2-4N和Si2B1-4C2N非晶块体陶瓷,高温氧化行为受氧在氧化层中扩散速率控制,氧化动力学曲线为抛物线;Si2BC3.5N和Si2BC4N纳米晶块体陶瓷,1 h<t<6 h,高温氧化行为受氧在氧化层中扩散速率控制,6 h<t<15 h,氧化行为受界面反应速率控制,在动力学曲线上表现为抛物线-线性方程;Si2BC1-3N纳米晶块体陶瓷的高温氧化行为可以近似用抛物线方程来描述。相同氧化条件下,SiBCN非晶块体陶瓷的高温抗氧化性能要优于相同成分的纳米晶块体陶瓷。