连续碳纤维增强陶瓷基复合材料(CFRCMC)是一种理想的热防护材料,相对于传统的脆性陶瓷隔热瓦材料,它具有高孔隙率、低密度、强韧化、高可靠性和良好的高温稳定性等优点,必将成为高超声速飞行器热防护系统中重要的候选材料。本论文针对新一代高超声速飞行器对新型防隔热一体化材料的实际需求,系统研究了Cf/Si(Zr)OC陶瓷基复合材料的微结构调控及性能,提出了原位生长Si Cnw增强Cf/Si OC陶瓷基复合材料的制备方法,并在复合材料表面制备了多元Ta Si2基梯度化涂层,通过氧化烧蚀试验方法对复合材料的抗氧化性能进行了评价。考察了Si OC陶瓷先驱体及Cf/Si OC陶瓷基复合材料的制备工艺及性能。研究发现,采用分子设计理论,以甲基三甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷作为结构单体,可以合成新型的Si OC陶瓷先驱体。当甲基三甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷的比例为4:1时,陶瓷产率最高可达81.6%。采用先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺,制备了不同密度的Cf/Si OC陶瓷基复合材料,研究了其力学性能和热物理性能。当浸渍裂解次数由一次增加至三次时,复合材料的压缩强度由0.99MPa增加到3.21MPa,导热系数由50°C时的0.1566W·(m·K)-1上升至1200°C时的0.5643W·(m·K)-1,热膨胀系数由200°C时的2.458×10-6/°C上升至1200°C时的2.843×10-6/°C。在空气环境下,复合材料的失重率从33.3%降低至20.2%。提出了原位生长Si Cnw增强Cf/Si OC陶瓷基复合材料的制备方法。以甲基三氯硅烷为先驱体,采用化学气相渗透工艺,在碳纤维三维编织体表面原位生长了Si Cnw,揭示了Si Cnw的生长机制,制备了Cf/Si Cnw/Si OC陶瓷基复合材料,相比Cf/Si OC陶瓷基复合材料,其力学性能和热物理性能均得到提高。当浸渍裂解次数由一次增加至三次时,Cf/Si Cnw/Si OC陶瓷基复合材料的压缩强度从2.13MPa提升至6.16MPa。相同热环境下,复合材料的热导率降低,比热容和热膨胀系数均增加。在空气环境下,复合材料的失重率从30.1%降低至18.7%。提出了在Si OC先驱体中引入Zr元素提高复合材料热稳定性的新工艺。以聚甲基氢硅氧烷和正丙醇锆为原料,合成了Si Zr OC陶瓷先驱体,揭示了其聚合机理。结果表明,将Zr元素引入Si OC陶瓷体系中,提高了先驱体陶瓷的高温稳定性,同时陶瓷产率随着Zr/Si比的增加而增加。探究了温度对Si Zr OC陶瓷裂解行为的影响,随着裂解温度的升高,Si Zr OC陶瓷的高温稳定性增强。采用浸渍-裂解工艺制备了Cf/Si Zr OC陶瓷基复合材料。研究了不同密度的Cf/Si Zr OC陶瓷基复合材料的力学性能和热物理性能,当浸渍裂解次数由一次增加至四次时,复合材料的压缩强度由24.70MPa增加到53.54MPa,热导率随浸渍-裂解次数和温度的增加而增大,失重率从43.30%降低至11.32%。在Cf/Si Zr OC复合材料表面制备了多元Ta Si2基梯度化抗氧化涂层,提高了复合材料的抗氧化性能。涂层组分以硼硅酸玻璃为粘结剂,加入具有高发射率的Ta Si2和Mo Si2,同时加入Si C晶须增韧,经过1400°C高温烧结制备而成。静态氧化温度为1500°C,氧化时间为20min～120min。经过120min考核后,复合材料的失重率为7.43%,表明涂层具有较好的抗氧化性能。氧-乙炔火焰烧蚀实验结果表明,当表面烧蚀温度分别为1400°C和1500°C,烧蚀时间1000s时,试样的质量烧蚀率分别为5.31×10-5g/(s·cm2)和5.60×10-5g/(s·cm2),线烧蚀率分别为1.3×10-4mm/s和4.1×10-4mm/s,涂层显示出优异的抗烧蚀性能。当表面烧蚀温度为1600°C时,涂层能承受住200s的烧蚀,随着热流密度的增加,涂层表面的硼硅酸玻璃挥发严重,会出现大量的“烧蚀坑”,导致涂层表面的致密度下降。经1600°C/800s烧蚀后,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.96×10-4g/(s·cm2)和4.7×10-3mm/s。