SiBCN陶瓷由于其优异的微观组织稳定性、高温抗氧化和抗烧蚀等性能,逐渐成为航天领域的研究热点。但由于SiBCN陶瓷在高温氧化后形成的非晶SiO₂易析晶造成氧化膜层开裂,降低对基体的抗氧化保护作用,而在超高温烧蚀过程中,SiO₂的剧烈挥发又失去对基体的保护作用,所以其抗氧化性能、抗烧蚀性能仍有提高的空间。针对以上问题,本文通过引入SiC、HfC、HfB₂来改善SiBCN的高温抗氧化、抗烧蚀性能,主要研究结果如下:1.采用高能球磨-机械合金化法制备出了非晶SiBCN粉末。为解决非晶SiBCN粉末烧结活性差、难以致密化的问题,将SiC微粉引入至SiBCN粉末中,采用热压烧结制备出抗弯强度达353±16 MPa的SiC/SiBCN复相陶瓷。采用静态氧化法研究了SiC/SiBCN陶瓷的抗氧化性能,其在1500℃的氧化动力学分为两个阶段,氧化速率常数分别为k_1-5h=10.8μm²/h、k_5-20h=5.4μm²/h。2.将超高温陶瓷HfC相引入SiBCN陶瓷,采用热压烧结制备出抗氧化和抗烧蚀性能优异的HfC/SiBCN复相陶瓷。当HfC添加量为15mol%时,HfC/SiBCN复相陶瓷的力学性能最优:抗弯强度、断裂韧性分别为323±12 MPa、6.0±0.2MPa·m^1/2。引入的HfC促进了SiBCN陶瓷内的SiC、BN（C）晶粒生长,晶粒尺寸长大至200-500 nm。由于HfC偏转裂纹的增韧作用,改善了SiBCN陶瓷的断裂韧性。通过静态氧化法研究了HfC/SiBCN复相陶瓷的抗氧化性能。HfC/SiBCN复相陶瓷体现出更好的抗氧化性能,抗氧化机理可以归结为:HfC氧化后生成HfO₂,易与SiO₂反应生成HfSiO₄,从而抑制SiO₂析晶。HfO₂、HfSiO₄均匀分布在非晶SiO₂中,弥补了热膨胀系数差异,保持了氧化层的连续完整性,提高了抗氧化性能。SiBCN-5mol%HfC陶瓷在1500℃的氧化动力学分为两个阶段,氧化速率常数分别为k_1-5h=8.1μm²/h,k_5-20h=1.1μm²/h（为SiBCN的20%）。研究了HfC/SiBCN复相陶瓷在4.02 MW/m²的热流密度下的大气等离子体火焰烧蚀性能。随着HfC添加量的增大,HfC/SiBCN的质量损失速率先降低后升高,当HfC添加量为10mol%时,质量烧蚀速率最低(0.23×10^-4mg/mm²·s),比纯SiBCN陶瓷的低了一个数量级。HfO₂、SiC、BN（C）纳米颗粒均分分布在网状结构的氧化层中,为其提供强度支撑。随着HfC添加量的增大,氧化层表面的气孔尺寸、数量逐渐降低,最后形成连续密封的氧化层,为基体提供保护作用。3.为了改善HfC/SiBCN复相陶瓷的力学性能,采用放电等离子烧结（SPS）方法制备了HfC/SiBCN复相陶瓷。随着HfC含量的增大,HfC/SiBCN抗弯强度、断裂韧性先增大后降低,当添加量为5 mol%时,陶瓷的抗弯强度、断裂韧性最优,分别为420±65 MPa、6.7±0.5 MPa·m^1/2。HfC/SiBCN-05复相陶瓷在1600℃的弯曲强度达195MPa,为室温强度的44%。采用大气等离子体火焰研究了SPS制备的HfC/SiBCN复相陶瓷抗烧蚀性能。当烧蚀距离为65 mm时,烧蚀60 s后,SiBCN-5mol%HfC表面温度达2600℃,质量烧蚀速率为1.59×10^-4mg/mm²·s,为SiBCN的33%;SiBCN陶瓷中SiC物相分解,氧化层厚度达65μm,SiBCN-5mol%HfC氧化层厚度约35μm（约为SiBCN陶瓷的50%）。当烧蚀距离为70mm时,HfC/SiBCN复相陶瓷的线烧蚀速率随HfC添加量增大逐渐降低,SiBCN-20mol%HfC的线烧蚀速率仅为-0.06μm/s;SiBCN-10mol%HfC的质量损失速率最小,为0.29×10^-4mg/mm²·s,为SiBCN陶瓷的20%。高温等离子体火焰使SiO₂、HfO₂熔融成液态,形成高粘度、耐冲刷的Hf-Si-O液相保护层,为基体提供保护。4.为进一步优化SiBCN陶瓷的抗烧蚀性能,在SiBCN引入HfB₂,通过SPS制备出耐高温烧蚀HfB₂/SiBCN复相陶瓷。当HfB₂的添加量为15mol%时,弯曲强度最大为328±10MPa。SiBCN-10mol%HfB₂复相陶瓷在1600℃下的弯曲强度仍达247 MPa,为室温强度的88%。采用大气等离子体火焰研究了HfB₂/SiBCN复相陶瓷的抗烧蚀性能。当烧蚀距离为65mm时,HfB₂/SiBCN复相陶瓷的质量烧蚀速率随HfB₂的添加呈现先降低后升高的趋势,当HfB₂含量为15mol%时,质量烧蚀速率为1.02×10^-4mg/mm²·s,是SiBCN的20%;其线烧蚀速率为0.08μm/s,是SiBCN的2.5%。当烧蚀距离为70mm并烧蚀60s后,HfB₂含量为10mol%时,HfB₂/SiBCN的质量烧蚀速率最小,为0.61×10^-4mg/mm²·s,是SiBCN陶瓷的40%;SiBCN-15mol%HfB₂的线烧蚀速率最小,为-0.28μm/s。HfB₂/SiBCN复相陶瓷展现出比SiBCN、HfC/SiBCN更优异的抗烧蚀性能。其抗烧蚀机理可以归结为:HfB₂/SiBCN复相陶瓷中HfB₂快速导热使样品表面温度从2600℃降低至1900℃,有效的提高了抗烧蚀性能。