ZrC是一种重要的超高温陶瓷材料,具有高熔点、低密度、耐腐蚀、高导电与导热性、高中子透过率,以及良好的抗热震性能和高温力学性能,在航空航天、核工业等多个领域中的高温工况下具有重要的应用前景。然而,ZrC陶瓷的烧结致密化困难,传统的热压工艺往往需要2100以上的烧结温度,会使晶粒粗化而降低陶瓷的力学性能,使其应用范围受到限制。本课题着眼于改善ZrC陶瓷的致密化、显微结构与力学性能,开展了以下四部分研究:（1）研究了在放电等离子烧结（SPS）的不同条件下商用微米级ZrC的致密化过程与晶粒生长行为,并基于压力烧结致密化方程与气孔拖曳蠕变模型,研究了ZrC烧结过程中的致密化机制与晶粒生长机制。在SPS烧结中,提高压力对ZrC的致密化有明显的促进作用。以平均粒径为3.4μm的ZrC粉体进行烧结,当压力从20 MPa提高至100 MPa时,样品达到致密所需的烧结温度从2000以上降至1900,晶粒尺寸由15.7±3.4μm减小至4.1±1.4μm。基于经典热压烧结的Coble蠕变模型与气孔拖曳蠕变模型进行计算分析,结果表明:在致密度低于90%的烧结前期,ZrC的致密化机制随着外加压力的增大而变化:当外加压力由20 MPa升高至100 MPa时,ZrC致密化的主导机制由晶界滑移转变为位错移动引起的塑性形变;而在致密度高于90%的烧结后期,ZrC的致密化受晶格扩散控制。ZrC的晶粒生长主要对温度敏感,温度低于1900时,ZrC的晶粒尺寸几乎不发生变化;温度高于1900时,晶粒尺寸开始出现明显的生长,晶粒长大受晶界移动控制。同时也发现,碳杂质会对ZrC的力学性能产生不利影响。（2）通过溶胶-凝胶法结合SPS脉冲加热法合成了平均粒径约200 nm的ZrC（ZrC_xO_y）粉体,并对该粉体的SPS烧结行为进行了研究。所合成的粉体表现出比微米级商业粉更高的烧结活性,这是由于粉体的总表面能因粒径的减小而增大,并且粉体晶格中的O原子与C空位也促进了烧结过程中的传质扩散;同时,在ZrC颗粒中发现了合成过程中形成的缺陷集中区域,这也可能有利于致密化过程。研究还发现,在粉体合成过程中升高热处理温度会使粉体的烧结活性降低,但温度过低又无法保证反应完全进行。ZrC中结合碳含量越低、结合氧含量越高则越易烧结,同时晶粒长大也越快;随着粉体成分接近化学计量的ZrC,烧结所需温度不断提高,晶粒生长也变得缓慢。在100 MPa压力下,粉体ZrC_0.79O_0.18达到完全致密的烧结条件为1750/5 min,平均晶粒尺寸为2.4±0.5μm;粉体ZrC_0.93O_0.06达到完全致密的条件为1850/5 min,平均晶粒尺寸为1.2±0.2μm。（3）以ZrH₂为添加剂进行烧结,实现了ZrC陶瓷的低温密实化。在升温过程中,ZrH₂分解为Zr与H₂,之后Zr与ZrC发生反应,改变了ZrC的实际成分,使ZrC晶格中的C原子空位增加。这导致ZrC晶体的屈服强度降低,强化了塑性形变机制对致密化过程的控制;也使晶体在高温下基于固相扩散的物质传输得到强化,晶粒生长的激活能下降,最终同时促进了ZrC的致密化与晶粒生长过程。对于合成的纳米ZrC粉体ZrC_0.84O_0.13,最优的ZrH₂添加量为6 wt.%,此时ZrC在1650/5 min/100 MPa的烧结条件下达到了完全致密,平均晶粒尺寸为1.3±0.2μm,维氏硬度为21.2±1.0 GPa,断裂韧性为2.2±0.3 MPa·m^1/2;相比不添加ZrH₂的样品,达到完全致密的烧结温度降低了200,晶粒尺寸降低13%,力学性能也因晶粒细化而得到增强。同时,在ZrC粉体中添加ZrH₂还能够有效地去除材料中的碳杂质,改善ZrC陶瓷的力学性能。（4）利用反应烧结技术,以ZrC、B₄C与Si为原料制备了不同组分的ZrC-ZrB₂-SiC复相陶瓷,研究了反应过程与机理,以及ZrB₂与SiC含量增加对复相陶瓷显微结构与力学性能的影响。该体系的反应过程可以分为两部分:ZrC与B₄C生成ZrB₂与C的反应,和Si与C反应SiC的生成。其中,ZrB₂的生成要早于SiC的生成,而单质C作为中间产物,能够去除坯体中含氧杂质。在1700能够得到反应完全的ZrC-ZrB₂-SiC陶瓷材料,升高烧结温度会继续提高致密度并使晶粒长大,在1800烧结的材料具有最高的强度。随着复相陶瓷中（ZrB₂+SiC）相的增加,材料中的晶粒尺寸减小,在晶粒细化与组分变化的共同作用下,材料的力学性能得到提升。在1800/5 min/30 MPa的烧结条件下组分为ZrC-47.4ZrB₂-47.9SiC（vol.%）表现出了最高的力学性能,其抗弯强度为760MPa,断裂韧性达到了6.3 MPa·m^1/2,维氏硬度为22.7 GPa。