ZrB₂陶瓷具有高熔点、高热导率和良好的化学稳定性,是超高温环境应用的重要候选材料。目前大部分研究主要关注ZrB₂-SiC与ZrB₂-MoSi₂体系,但其存在高温下液相剧烈挥发、SiC在低氧环境的活性氧化以及ZrO₂固相层结构疏松等问题,限制了其在极端环境中的长期服役,本文针对上述问题展开探索。通过热力学计算分别分析超高温陶瓷和含硅添加相在不同温度与氧环境下的氧化行为,为超高温陶瓷材料和添加相的选择提供理论指导;通过在ZrB₂-SiC体系中引入含钨添加相起到稳定液相、减缓SiC活性氧化的作用,分析含钨添加相的作用机理与液相中气泡对高温抗氧化性能的影响;分别在ZrB₂-SiC体系与ZrB₂-MoSi₂体系引入稀土氧化物达到增强固相层致密性的目的,并探究了稀土氧化物的作用机理。本文针对ZrB₂基复合材料的氧化层结构特点,选择含钨添加相或稀土氧化物作为添加剂,利用真空等离子体喷涂技术制备涂层,在多种严苛环境（高温静态氧化、等离子体火焰烧蚀、激光烧蚀）下考核涂层,以期改善ZrB₂基复合材料的氧化层结构,从而达到提高其抗氧化、抗烧蚀性能的目的。本文主要获得以下结果:1、通过热力学计算分别分析了硼化物、碳化物、氮化物及含硅添加相的热力学稳定性,发现在1000至3000 ℃下其氧化反应的最小自由能均为负值,表明其在该温度范围内均可发生氧化反应。通过物质挥发图的计算与绘制,明晰了这些物质在1500、2000与2500 ℃下的氧化过程。通过热力学计算比较了常见液相（B₂O₃、SiO₂、硼硅玻璃）的黏度与挥发特性,发现硼硅玻璃的黏度随着B₂O₃含量的增加迅速降低,且在相同温度下B₂O₃相较SiO₂更易于挥发。2、采用真空等离子体喷涂技术制备ZrB₂-SiC-WB、ZrB₂-SiC-WSi₂与ZrB₂-SiC-W涂层,并分别采用静态氧化与等离子体火焰烧蚀实验考核涂层的高温抗氧化与抗烧蚀性能。结果显示:氧化实验中,含W添加相可降低涂层的氧化增重并稳定液相;烧蚀实验中,WB可在氧分压为10^-6至10^-1212 atm的环境中与氧气反应产生W,使SiC避免活性氧化;WSi₂可在氧分压为10^-6至10^-1414 atm的环境中氧化以阻碍SiC的活性氧化;而W单质可大幅提升体系热导率,降低涂层表面温度。以上结果表明含W添加相的引入可以通过多种方式提升材料的高温抗氧化和抗烧蚀性能。此外,发现控温方式也会对ZrB₂-SiC-WB涂层的结构和高温抗氧化性能产生重要影响。在缓慢升温时,涂层表面形成的液相较少且无气泡出现;急速升温时,涂层表面形成液相较多且有气泡生成;采用急速降温时,涂层表面呈现为片层交叠结构,该片层物质为B₂O₃晶体;缓慢降温时,涂层表面液相中无晶体析出。3、采用真空等离子体喷涂技术制备ZrB₂-SiC-Yb₂O₃复合涂层,并分别采用静态氧化与等离子体火焰烧蚀实验考核涂层的抗氧化与抗烧蚀性能。结果显示添加Yb₂O₃将使涂层表面出现大量不连续固相物质,破坏液相层的完整性;Yb₂O₃的添加未能显著降低材料表面温度与质量烧蚀率;含有Yb₂O₃的涂层在烧蚀后表面出现大量凹坑,且没有致密固相层出现;随着Yb₂O₃添加含量的增加氧化层厚度增加,表明其加速了氧气向内部的渗透。4、采用真空等离子体喷涂技术制备ZrB₂-MoSi₂-Yb₂O₃复合涂层,并分别采用静态氧化、等离子体火焰烧蚀及激光烧蚀实验考核涂层的抗氧化与抗烧蚀性能。结果显示,适量Yb₂O₃添加后涂层表面液相层更为完整,这与涂层内部Yb₂O₃与ZrO₂反应生成致密的Yb₂Zr₈O₁₉有关。过量添加的Yb₂O₃与SiO₂反应生成Yb₂Si₂O₇,消耗液相防护层,不利于阻止氧气渗透。