超高温陶瓷复合材料主要包括一些难熔的过渡金属硼化物、碳化物和氮化物，它们的熔点都在3000℃以上。在这些超高温陶瓷中，ZrB2和HfB2基超高温陶瓷复合材料具有较高的热导率、适中的热膨胀系数以及良好的抗氧化和烧蚀性能，能够在2000℃以上的氧化环境中实现长期不烧蚀，因此是非常有前途的不烧蚀超高温隔热材料。
超高温陶瓷复合材料的制备
超高温陶瓷复合材料的致密化主要包括热压烧结(HP)、放电等离子烧结(SPS)、反应热压烧结(RHP)和无压烧结(PS)。在这些制备方法中，热压烧结是目前超高温陶瓷复合材料最主要的烧结方法。
热压烧结
Zr和HfB2是ALB2型六方晶体结构，具有强共价键、低晶界和体扩散率的特点，因此这些材料需要在非常高的温度下致密化，一般需要2100℃或更高的温度和中等压力(20-30 MPa)或低温(~1800℃)和极高压力(>:800 MPa)。Zr和HfB2具有相似的结构和性质。Zr和HF B2的熔点比前者高，需要更高的致密化温度，具有更好的高温性能。Zr和HF B2的密度和成本比后者低，是业界最关心的。
等离子烧结
等离子烧结(ESD)是一种利用直流脉冲电流加热烧结粉末颗粒的方法，具有温升高、烧结时间短、微观结构可控等优点。这种方法近年来已用于超高温陶瓷复合材料的制备。产生的脉冲电流会在粉末颗粒之间放电，使颗粒接触部分的温度非常高，可以在烧结初期净化颗粒表面，同时产生各种颗粒表面缺陷，改善晶界扩散和材料传质，从而促进致密化。与热压烧结超高温陶瓷复合材料相比，放电等离子烧结温度更低，获得的晶粒尺寸更小。
反应热压烧结
超高温陶瓷复合材料的合成和致密化可以通过有压或无压的原位反应一步完成。目前通常采用Zr、B4C和Si原位反应制备超高温陶瓷复合材料，复合材料的成分和含量可以通过设计原料配比来控制。另外，Zr可以用ZrH2或ZrO2代替，B4C可以用B/B2O3、C等代替，S1可以用SiC代替，可以用来合成ZrB2基超高温陶瓷复合材料，HfB2基超高温陶瓷复合材料也可以用同样的方法制备。
无压烧结
与热压烧结法相比，无压烧结可以实现复杂结构的近净成型，从而降低材料/结构的制备成本。目前超高温陶瓷复合材料的无压烧结主要有十种粉末冷等静压后烧结、注浆烧结和浇注烧结。由于烧结过程中没有施加压力，超高温陶瓷复合材料很难致密，因此需要采用较高的烧结温度或添加烧结助剂。
超高温陶瓷复合材料的力学性能
超高温陶瓷复合材料的室温和高温力学性能是该材料使用的关键指标。Zr和HfB2基超高温陶瓷复合材料的弹性模量和硬度与密度密切相关。致密超高温陶瓷复合材料的弹性模量约为500 GPa，硬度约为20 GPa。超高温陶瓷复合材料的室温抗弯强度与烧结材料的晶粒尺寸密切相关，晶粒尺寸取决于初始粉末粒度(包括基体和增强相)、增强相含量和烧结工艺参数。
超高温陶瓷复合材料的抗热震性
超高温陶瓷复合材料是典型的脆性材料，在极端加热环境下容易发生热震失效，导致灾难性破坏，因此提高其抗热震性尤为重要。
超高温陶瓷基复合材料的抗氧化/烧蚀性能及热响应
温度是影响超高温陶瓷材料抗氧化和烧蚀性能的最重要因素。ZrB2在700℃开始明显氧化，1100℃以下形成的氧化层具有良好的抗氧化性能。但当温度高于1200℃时，B}03会大量挥发，从而逐渐失去抗氧化保护能力。然而，ZrO2的挥发蒸气压很低，在高温下很稳定。
挑战和前景
超高温陶瓷复合材料具有优异的高温综合性能，但其较低的损伤容限和抗热震性限制了这种材料的工程应用。未来，通过微结构的设计和控制，超高温陶瓷复合材料的损伤容限和可靠性将大大提高，为超高温陶瓷材料的应用奠定基础。
在超高温陶瓷复合材料的众多增韧方法中，碳纤维增强增韧、抑制纤维增强体的结构和性能退化以及多尺度增韧将是未来超高温陶瓷复合材料增韧的主要研究方向。超高温陶瓷材料很难致密化，目前烧结机理还不完全清楚，尤其是纳米超高温陶瓷材料的烧结。今后有必要深入研究超高温陶瓷材料的低温烧结和显微结构的精确控制。
