材料一般都具有“热胀冷缩”的性质。当器件面临较大的温度变化时,热胀冷缩现象造成的材料间热膨胀不平衡会导致器件产生热应力,造成下降、失效以致断裂和脱落。因此,提高航空航天器件的耐热冲击性成为人们研究的重点,而低膨胀陶瓷材料因优良的耐热冲击性成为航空航天材料的研究热点之一。低膨胀陶瓷材料指的是热膨胀系数小于2×10^-6/℃的材料,其中包括NZP族磷酸盐陶瓷、堇青石陶瓷、钛酸铝陶瓷等。NZP族磷酸盐陶瓷中的Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷具有低的热膨胀系数、热膨胀各向异性和优良的耐热冲击性,因而有望成为航空航天的应用材料,但是该陶瓷力学性能较差。因此,研究具有良好力学性能和低热膨胀性能的Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆基陶瓷材料具有重要意义。针对NZP族磷酸盐陶瓷的力学性能较差的问题,本论文通过不同的离子取代和化合物复合对陶瓷材料的综合性能进行优化。采用共沉淀法制备Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆基陶瓷粉体,经高温烧结制备出Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆基低膨胀陶瓷。对样品进行了物相组成、晶体结构、烧结性能、力学性能、热膨胀性能等测试分析,研究了组分和烧结温度对陶瓷的结构和性能的影响,探讨了热膨胀系数与结构之间的关系,为新型低膨胀陶瓷材料的开发提供了实验依据。（1）采用Ti⁴⁺离子对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷中的Zr⁴⁺离子进行取代,并讨论了Ti⁴⁺离子取代对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷的物相组成、晶体结构、烧结性能、力学性能和热膨胀性能的影响:所有陶瓷样品均是典型的NZP结构并且不产生其它杂相。少量的Ti⁴⁺取代可以显著提高陶瓷的抗弯强度。随着Ti⁴⁺离子含量的增加,热膨胀系数由1.8×10^-6/℃增加到3.4×10^-6/℃;采用Sn⁴⁺离子对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷中的Zr⁴⁺离子进行取代,并讨论了Sn⁴⁺离子取代对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷的物相组成、晶体结构、烧结性能、力学性能和热膨胀性能的影响:XRD图谱显示,所有组分都为单相。采用Rietveld精修对晶体结构进行了分析,R因子在晶格参数上具有较好的收敛性。Sn⁴⁺离子取代可以有效改善陶瓷的烧结性能,抗弯强度和维氏硬度分别可以从41.2MPa和2.02GPa增加到60.2MPa和3.05GPa。随着Sn⁴⁺离子含量的增加,热膨胀系数从1.72×10^-6/℃增加到2.78×10^-6/℃。（2）采用Si⁴⁺离子对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷中的P⁵⁺离子进行取代,并讨论了Si⁴⁺离子取代对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄（PO₄）₆陶瓷的物相组成、晶体结构、烧结性能、力学性能和热膨胀性能的影响:通过控制适当的成分和烧结温度,得到了具有典型NZP结构的单相陶瓷。Si⁴⁺离子的取代会降低陶瓷的力学性能,增加热膨胀各向异性,但热膨胀系数从1.8×10^-6/℃下降到0.8×10^-6/℃,热膨胀系数更接近于零膨胀。（3）采用ZrP₂O₇与Ca_0.5Sr_0.5Zr₄P₆O₂₄进行复合组成复相陶瓷,并讨论了ZrP₂O₇对Ca_0.5Sr_0.5Zr₄P₆O₂₄陶瓷的物相组成、晶体结构、烧结特性、力学性能和热膨胀性能的影响:XRD结果表明,Ca_0.5Sr_0.5Zr₄P₆O₂₄和ZrP₂O₇可以共存并且不产生其它杂相。ZrP₂O₇的加入可以有效提高抗弯强度和维氏硬度,热膨胀系数可以降低到1.3×10^-6/℃。