致密化烧结温度高(>22000℃和断裂韧性与硬度不匹配问题是制约B₄C陶瓷应用的主要瓶颈。本文提出采用粉末冶金法（P/M）,通过石墨（Gr）与硼粉（B）之间的原位反应（in-situ）以降低其致密化烧结温度;同时通过添加碳化钨（WC）以生成五硼化二钨（W₂B₅）来提高其断裂韧性的研究思路。实验以Gr、B以及WC为原料,采用放电等离子烧结法（Sparkplasmasintering,SPS）对混合粉末进行固化烧结,以制备B₄C-W₂B₅复合陶瓷。制备工艺为:压力30MPa、烧结温度1100 ℃-1550 ℃-1800 ℃三步保温、烧结时间5-5-6min的条件下,可制备出力学性能良好的复合陶瓷,并研究了烧结温度、W₂B₅含量以及石墨（Gr）含量对复合陶瓷的组织结构、致密度、硬度、断裂韧性等性能的影响规律,探讨了复合陶瓷的致密化行为与强韧化机理。研究表明原位反应能够促进B₄C复合陶瓷的致密化进程,当添加一定量的WC,于1700 ℃下烧结,B₄C-W₂B₅复合陶瓷致密度即可达到100%,硬度可达到36.4 GPa。而在相同温度下烧结的B₄C陶瓷致密度仅为98%,硬度为35 GPa。。且当温度从1600 ℃升高到1800℃C,B₄C-W₂B₅复合陶瓷的致密度均大于B₄C陶瓷,说明WC与B、以及B与Gr在烧结过中发生反应生成B₄C与W₂B₅时,放出大量的热,激活了粉末的烧结活性,促进复合陶瓷的致密化进程,从而降低了 B₄C陶瓷的烧结温度。在制备致密化复合陶瓷的基础上,论文研究了不同含量的W₂B₅对B₄C陶瓷硬度与断裂韧性的影响。结果表明:在1700 ℃下烧结,随着WC含量的增加,烧结体中灰色条状的W₂B₅逐渐增多,且均匀地分布于B₄C基体中,由于W₂B₅的钉扎作用,晶粒逐渐细化。并由微观组织发现,在裂纹的扩展中,有W₂B₅颗粒的桥接与裂纹的偏转,且在断口中W₂B₅颗粒的拔出现象。当W₂B₅: B₄C > 1 : 5 （摩尔比）,复合陶瓷的致密度均可达到100%。当W₂B₅ : B₄C=1 :4时,复陶瓷综合性能达到最佳,硬度与断裂韧性分别达到最大值37.9GPa,7.8 MPa m1/2,断裂韧性相比B₄C的提高了 58%,但随着W₂B₅含量的增加,硬度随之减小,断裂韧性增加;当W₂B₅ : B₄C=1 : 2 时,硬度为28.8 GPa,断裂韧性可达到10.9MPa·m1/2。裂纹的桥接、偏转、以及W₂B₅颗粒的拔出是复合材料的主要增韧机理。在此基础上,通过添加Gr作为B₄C-W₂B₅复合陶瓷的烧结助剂,研究Gr对复合陶瓷力学性能的影响。TEM观察表明:W₂B₅颗粒的长度约为1μm,宽度约为0.3μm,Gr的力学性能的影响。TEM观察表明:W₂B₅颗粒的长度约为1μm,宽度约为0.3μm,Gr的长度约为200～280nm,宽度约为70～85nm,W₂B₅以及Gr与B₄C颗粒之间没有孔洞和微裂纹,且均匀地分布在B₄C的晶粒之间。HRTEM结果表明,反应生成的W₂B₅与B₄C及残余的Gr之间的界面干净,结合良好,无反应层存在。而良好的界面结合能够承载更大的外界载荷,这是B₄C-W₂B₅复合材料力学性能提升的主要原因。少量的纳米厚度的Gr有利于B₄C-W₂B₅复合陶瓷断裂韧性的进一步提升,当Gr含量为5vol%时,复合陶瓷的综合性能达到最佳,致密度可达到100%,硬度为30.2 GPa,断裂韧性提升至11.9MPa·m1/2,但随着Gr含量的增加,致密度,硬度及断裂韧性均下降。添加适量Gr后断裂韧性提高的主要机理是当裂纹遇到少量的纳米厚度的Gr时,Gr能够迅速释放断裂能,延缓裂纹的扩展,从而提高复合陶瓷的断裂韧性。