Al-B-O体系包括硼莫来石Al₅BO₉、Al₁₈B₄O₃₃、Al₄B₂O₉以及不具有莫来石晶型结构的Al₄B₆O₁₅和Al BO₃等化合物。这类陶瓷普遍具有低密度、宽带隙、高熔点等优良的物理化学性能,在以高超声速飞行器为代表的诸多领域有广阔的应用前景。然而,目前对Al-B-O体系材料的研究主要围绕Al₅BO₉的理论计算和Al₁₈B₄O₃₃、Al₄B₂O₉等材料的合成方法,缺少系统的理论研究和相应的力学、热学性能探索。基于以上背景,本文的主要研究内容如下:（1）Al-B-O体系材料的理论研究。通过基于密度泛函理论的第一性原理计算系统研究Al-B-O体系化合物的结构、电子结构、力学及热学性能,并探讨了材料的堆垛结构和力学性能对热导率的影响。结果表明Al₅BO₉是一种宽带隙、低热导率、耐损伤的轻质透波材料,理论最低热导率为1.42 W/（m·K）。Al BO₃结构与Al₂O₃相似,室温下理论热导率高达25.3 W/（m·K）。Al₃BO₆力学性能介于Al₅BO₉和Al BO₃之间,具有十元八面体环的Al₄B₆O₁₅带隙宽7.6 e V,理论最低热导率为1.71 W/（m·K）。（2）Al₅BO₉粉体的合成与表征。以Al₂O₃和B₂O₃为原料,采用固相反应法将摩尔比为5:1.06的原料混合物在空气气氛下1200°C煅烧2 h得到纯相Al₅BO₉粉末。随着反应温度升高,产物由低温相Al₄B₂O₉转变为高温相Al₅BO₉。反应得到晶粒呈棒状,尺寸均匀、形貌完整。（3）致密Al₅BO₉块体的制备与表征。采用放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering,SPS）制备了接近完全致密的Al₅BO₉块体材料,并研究了致密Al₅BO₉陶瓷的模量、强度、硬度和损伤容限等力学性能,以及热膨胀系数、热扩散系数和热导率等热学性能。致密Al₅BO₉具有与理论值相符的模量、较低的硬度（10.8GPa）以及与莫来石相近的强度。低皮尤比（G/B=0.574）说明材料具有良好的抗损伤能力。致密Al₅BO₉的线膨胀系数为（6.05±0.06）×10^-6 K^-1,具有较低的热导率和比热导率(14.48×10⁶ W·g·m^-4·K^-1)。低密度、低热导率和良好的力学性能使得Al₅BO₉在栅片式热密封领域有广阔的应用前景。（4）多孔Al₅BO₉陶瓷的制备与表征。采用部分烧结法在不需要造孔剂的条件下成功制备了孔隙率和密度可控的多孔Al₅BO₉陶瓷,并研究了材料的压缩强度、热扩散系数、热导率和介电常数。结果表明多孔Al₅BO₉孔结构均匀、孔径分布窄,具有高的压缩强度（211±18 MPa）、低热导率和良好的热稳定性。多孔Al₅BO₉具有低的介电常数（ε<10）和损耗角正切值(tanδ_ε<10^-2),且不随温度和频率的变化有明显的波动,可作为天线罩候选材料用于高温透波领域。