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本文以航天技术对新型高温热结构材料的需求为研究背景,采用液相转化法制备了具有良好耐温、抗氧化以及低热导特性的ZrCxOy陶瓷及其复合材料,研究了ZrCxOy陶瓷前驱体的交联及无机化过程、ZrCxOy陶瓷的高温特性、C/ZrCxOy复合材料的力学、热物理、耐高温性能及氧化烧蚀性能。为进一步提高复合材料的抗氧化性能,对比研究了SiOC陶瓷掺杂改性的C/SiZrOC复合材料的制备及性能。以锆酸四丁酯（Zr（OBu）4）为锆源,二乙烯基苯（DVB）为碳源,设计了ZrCxOy陶瓷前驱体,研究了前驱体的交联及无机化过程,探索了ZrCxOy陶瓷的高温特性。前驱体在110℃以上能发生交联固化,在150℃具有最好的交联特性,150℃交联产率约46.3%;前驱体经1200℃无机化,其陶瓷产率为23%,组成为ZrO2和C;裂解产物在高温热处理过程中,ZrO2与裂解碳在1400℃以上开始发生碳热还原反应生成ZrCxOy陶瓷,升高反应温度、延长反应时间能促使碳热还原反应充分进行,碳热还原产物为单相的ZrC0.84O0.07,晶格参数为4.688nm,改变热处理工艺改变了ZrC0.84O0.07在复相陶瓷中比例,没有改变ZrCxOy单相陶瓷中的碳氧比。采用PIP工艺制备C/ZrCxOy复合材料,研究了材料的致密化过程及力学性能。复合材料的弯曲强度及压缩强度随材料密度增加而升高,其中,密度为2.43g/cm3时材料具有较好的力学性能,三点弯曲强度及压缩强度分别为123MPa及164MPa,断裂韧性达到13.1MPa·m1/2。表征分析了C/ZrCxOy复合材料的热物理性能:比热容随温度的升高而增大,与密度无关,材料由室温升至1200℃时,比热容由0.56J·g-1·K-1升至1.18 J·g-1·K-1;材料的热扩散系数和热导率均随密度的升高而升高,当材料密度达到2.43g/cm3时,其热扩散系数和热导率仅为1.23mm2·s-1和2.99W/m·k,C/ZrCxOy复合材料表现出较好的隔热性能。研究了C/ZrCxOy复合材料的耐高温性能。材料经1400℃及以下温度热处理后,材料的强度基本保持不变;1500℃热处理后材料强度开始下降;1600℃热处理后材料热损伤严重,其质量和强度保留率仅为86.4%和21.6%。C/ZrCxOy复合材料的高温热损伤源自基体碳热还原发生引起的材料基体疏松及碳纤维侵蚀。研究了C/ZrCxOy复合材料短时抗氧化烧蚀性能。C/ZrCxOy复合材料经1600℃空气氧化150s,其质量和强度保留率分别为92.4%和23.1%。经氧乙炔焰烧蚀考核30s后,复合材料烧蚀明显,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.016g·s-1和0.105mm·s-1。为提高材料的氧化烧蚀性能,将含硅聚合物——聚硅氧烷（PSO）引入到ZrCxOy前驱体溶液中,制备了SiOC改性的C/SiZrOC复合材料。C/SiZrOC复合材料的弯曲强度及压缩强度随材料密度增加而升高,其中,密度为2.04g/cm3时材料其三点弯曲强度及压缩强度分别为197.1MPa及210.6MPa,断裂韧性为23.56MPa·m1/2。C/SiZrOC的热物理性能随材料密度的变化规律与C/ZrCxOy相同,材料密度为2.04g/cm3时,其热扩散系数、比热容及热导率分别为1.196mm2/s0.639J/（gk）和1.55W/m·k。研究了C/SiZrOC复合材料的耐高温性能。材料经1400℃及以下温度热处理后,材料的强度基本保持不变;1500℃热处理后材料强度开始下降;1600℃热处理后材料热损伤严重,其质量和强度保留率仅为62.5%和13.1%。与C/ZrCxOy相比,C/SiZrOC的耐高温性能有所下降。研究了C/SiZrOC复合材料短时抗氧化烧蚀性能。C/ZrCxOy复合材料经1600℃空气氧化150s,其质量和强度保留率分别为83.5%和43.2%。经氧乙炔焰烧蚀考核30s后,复合材料烧蚀明显,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.025g·s-1和0.133mm·s-1,表明SiOC的引入没有提高材料的烧蚀性能。