超高温陶瓷材料因具有高熔点、高强度、耐高温、耐烧蚀、耐磨损等优异性能成为航空航天领域内极具发展潜力的热防护材料,成为近年的研究热点。目前已成功应用到诸如翼端前缘、鼻锥、反推力装置、推力分流器及发动机喷嘴等飞行器的关键部件上。然而其作为陶瓷材料的固有脆性,在使役中经历快速变温时,由于温度分布不均匀引起材料局部热失配,可能导致突发的灾难性破坏失效,限制了其进一步的应用。因此,研究超高温陶瓷材料在热冲击下的力学响应,揭示其损伤过程具有重要的工程意义,本文主要开展了以下工作:1.针对目前超高温试验仪器的最高测试温度仍不够高、升温速度慢、缺乏多样的测试气体环境及无法实现动态加热等缺点,课题组开发了一套基于电加热原理的超高温材料力学性能测试系统。实现了对耐高温导电材料的动态加热,通过采集卡-直流电源-比色计协同工作,形成对试验温度的闭环控制。本文在此基础上引入气体环境控制模块,模拟不同使役条件下的气体环境。结合不同的加载方式及气体环境,实现空气或保护性气体中的超高温（2000°C及以上）拉伸、蠕变、高频循环热冲击等多种测试试验,该测试系统为后续的试验工作打下了基础。2.对ZrB2-20vol%Si C试样进行了不同温升率及气体环境中的循环热冲击试验。通过在氩气中的试验分离出氧化作用,得到了仅受温升率影响的材料残余弯曲强度。总体上温升率越大热失配程度越剧烈,材料的残余强度越低。有氧条件下温升率通过加热时间间接影响材料的氧化层厚度、层内晶粒生长等,由于氧化层及其上的硼硅酸玻璃层对试样表面缺陷的愈合作用,其残余弯曲强度降低的趋势不如氩气中的迅速。3.对ZrB2-20vol%Si C-15vol%graphite试样进行了不同预载及气体环境中的循环热冲击试验,研究了预载及气体环境对材料累积损伤的影响。揭示了试样残余弯曲强度受不同形态微裂纹的影响。氧化生成的Si O2颗粒附近由于热失配易成为微裂纹的形核生长处,氩气中的试样未形成硼硅酸玻璃层因此有较多短的微裂纹形核;空气中的试样由于氧化层的防护作用及层内横向生长应力,而生成了数量更少但更长的微裂纹。在试验的预应力下空气中试样的残余弯曲强度总体高于氩气中的,低预应力下氧化的愈合作用可以有效减缓材料残余弯曲强度降低,而在较大预载下氧化作用可加剧材料力学性能的退化。氩气中试样的残余弯曲强度下降趋势比空气中试样残余弯曲强度下降趋势更缓慢。4.针对难以获得材料超高温度下的力学性能参数的问题,基于测试系统提出了一种新的耐高温材料屈服温度快速测试方法。对施加了一个弹性范围内恒定预载的试样进行加热,随温度升高其必然从弹性变形进入塑性变形。基于此现象提出屈服温度可以在低温甚至室温下进行测量。测试方法基于以下理念:使含预载试样经历若干次温度幅值依次增加的升温-降温循环,追踪带有尖角的试样标距段并测量升温-降温前后试样的形变量。考虑到升温阶段产生的热应变和弹性应变可以被降温阶段的相应应变抵消,若升温-降温循环后有残余变形,就应为塑性变形。因此,可以得到残余应变-温度关系曲线,从该曲线上即可得到屈服温度。本文中,定义曲线上Δεp=0.2%时对应的温度为该预载下试样的屈服温度TS。通过本方法测得了等量变化预载下纯铼试样的TS。为验证本方法,得到了试样在屈服温度下进行拉伸的应力-应变曲线,其上的屈服应力σs与本方法中屈服温度对应的预应力非常接近,验证了本测试方法的有效性。可以进一步扩展该方法以得到高温下的应力-应变关系,或预定预应力下的应变-温度关系。提出的测试方法可以通过在低温或室温下进行形变测量来得到材料高温下的力学性能,从而避免了在高温或超高温下进行形变测量,这对于在高温或超高温下进行的测试十分有利。