超高温陶瓷（UHTCs）主要应用于航空航天和武器装备领域,如何提高其高温性能和研发新型复合材料是目前该领域的研究热点。近年来,层状结构被引入陶瓷基复合材料的制备,凭借其独特的各向异性、层间易解理、制备工艺简单以及成分空间分布可调性等优点在陶瓷研究领域引发了轰动。本课题将以Zr B₂-SiC超高温陶瓷为研究对象,将超高温陶瓷与层状结构相结合,制备出Zr B₂-SiC层状超高温陶瓷,并研究了其显微结构、力学性能、静态抗氧化性能、抗烧蚀性能以及抗氧化机制,同时比较了ZrB₂-SiC层状超高温陶瓷和均质块状超高温陶瓷性能上的差异,分析了产生差异的原因。实验以ZrB₂、SiC粉体为原料,以聚乙烯醇缩丁醛和聚乙二醇为流延介质,采用真空热压工艺制备ZrB₂-SiC层状超高温陶瓷。首先确定Zr B₂-SiC层状超高温陶瓷的制备工艺:根据DSC/TG曲线,将排胶温度定为600°C,真空保温1h可以有效清除有机物,提高坯体致密度。优化烧结工艺:当烧结温度为1700°C和1800°C,烧结压力为30MPa,保温保压90min后可以成功地制备ZrB₂-SiC层状超高温陶瓷;比较不同烧结温度下制备样品的显微结构和力学性能发现,在1800°C烧结温度下制备的ZrB₂-SiC层状超高温陶瓷结构致密,弯曲强度为283MPa,性能明显优于1700°C烧结温度制备的样品。所以本实验采用在1800°C/30MPa保温90min烧结制度下制备的Zr B₂-SiC层状超高温陶瓷进行相关性能的研究。为了研究层状结构对ZrB₂-SiC超高温陶瓷的影响,将ZrB₂-SiC层状超高温陶瓷与同等条件下制备的ZrB₂-SiC均质块状超高温陶瓷进行对比。结果表明:层状材料表现为典型的非脆性断裂,裂纹在传播过程中有明显的偏转,均质块状材料为典型的脆性断裂;层状材料由于其结构的特殊性,在静态抗氧化性能和抗烧蚀性能上都展现出绝对的优势,层结构可以有效地阻碍氧元素的扩散,形成的氧化物薄膜会隔绝氧向材料内部的传播,氧元素的含量在层状材料中由外及内呈现梯度降低的趋势,而在均质块状材料中氧元素的含量变化没有规律;均质块状材料的抗氧化机制为无序的缺陷氧化机制,层状材料的抗氧化机制为梯度的逐层氧化机制,有效地减慢了氧元素向内部的扩散速率,使材料内部得到保护,延长了材料的寿命,使材料得到充分地利用。