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碳化硼陶瓷因具有超高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等特点,已被广泛应用于机械、化学、冶金、军工等领域。但是与SiC、Si3N4和TiC等材料相比,其抗弯强度和断裂韧性较低,并且由于碳化硼在空气中高温下会发生氧化,因而大大限制了它的应用范围。本实验先研究了热压烧结温度、B4C粉末的粒径对纯B4C陶瓷材料力学性能及显微组织的影响,再在目前国内外研究加入第二相颗粒增韧B4C基复合材料的基础上,以B4C、C、ZrO2为主要原料,采用反应热压法制备了ZrB2/B4C陶瓷材料。研究了原位合成机理以及原料配比对ZrB2/B4C陶瓷材料的组织和力学性能的影响。通过X-光衍射仪、扫描电镜等分析手段,分析了ZrB2/B4C陶瓷材料的物相组成、晶粒大小和增韧机制。另外,本文还研究了纯B4C陶瓷材料和ZrB2/B4C陶瓷材料的抗氧化性能,并对其氧化热力学和动力学进行了分析。对纯B4C陶瓷材料力学性能的研究结果表明：纯B4C陶瓷材料的相对密度、抗弯强度及断裂韧性都随着烧结温度的升高先增大后减小,维氏硬度则随着烧结温度的增大而增大。采用粒径为1.5μm的B4C粉末,在1950℃热压后,材料的综合性能较好。通过对ZrB2/B4C陶瓷材料力学性能研究得出：第二相ZrB2含量为20wt%时材料性能较好,相对密度为99.3%,维氏硬度为36.12GPa,抗弯强度为533.33MPa,断裂韧性为6.95MPa·/2,相对于纯B4C陶瓷材料分别提高了0.61%、17.23%、15.23%和35.48%。通过对ZrB2/B4C陶瓷材料显微组织、断口形貌、及力学性能的综合分析,结果表明：ZrB2/B4C陶瓷材料的增韧机制主要为B4C和ZrB2颗粒间热膨胀系数不匹配产生的残余应力导致的裂纹偏转和分叉、第二相的细晶增韧,材料的断裂模式为穿晶断裂与沿晶断裂混合的断裂模式。通过对纯B4C陶瓷材料和ZrB2/B4C陶瓷材料的抗氧化性能的研究,结果表明：ZrB2/B4C陶瓷材料发生选择性氧化,B4C优先氧化,且氧化程度较大,而第二相ZrB2在850℃时,氧化程度才有所增强,且氧化膜较为致密。经过氧化激活能计算,纯B4C陶瓷材料的氧化激活能为98.11kJ/mol, ZrB2/B4C陶瓷材料的氧化激活能为147kJ/mol,对比发现,ZrB2/B4C陶瓷材料的抗氧化性能明显高于纯B4C陶瓷材料的抗氧化性能。在两种材料的氧化中,氧化机理都是在氧化初期由表面的化学反应过程控制,氧化速度较快,随着氧化时间的延长,氧化速度减缓,氧化过程主要由氧气通过氧化膜的扩散反应过程控制。