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当前,航空发动机等高温部件对热结构材料的需求日益迫切。作为热结构材料体系中一个重要的分支,连续氧化物纤维增强氧化物基复合材料（氧化物/氧化物复合材料）具有优异的力学性能和抗氧化性能,在航空领域有着广泛的应用前景。本文以典型氧化物/氧化物复合材料——连续氧化铝纤维增强氧化铝基（Al2O3/Al2O3）复合材料为热结构材料体系,在完成了材料制备、微观力学参数表征以及微观力学参数-宏观力学性能关系阐述等基础上,最终制备出具有优异力学性能和抗氧化性能的Al2O3/Al2O3复合材料。本文的工作为国内在氧化物/氧化物复合材料的研究及工程应用奠定一定基础。在掌握了两种连续氧化铝纤维（F2和N610）特性和氧化铝原料特性随热处理温度变化的基础上,本文采用溶胶-凝胶法制备F2/Al2O3复合材料,随后采用浆料法制备N610/Al2O3复合材料,主要研究了制备过程参数对复合材料微观-宏观力学性能的影响,阐述了复合材料各组分微观力学性能与宏观力学性能间关系,考核了复合材料的高温力学性能与热老化力学性能。首先研究了高温处理对F2纤维和N610纤维结构与力学性能的影响。F2纤维（Nitivy,Japan）主要由γ-Al2O3和无定形SiO2组成,其拉伸强度为1.80 GPa;N610纤维（3M,USA）主要由α-Al2O3组成,其拉伸强度为3.10 GPa。经1200oC热处理后,F2纤维物相发生转变,N610纤维物相保持稳定;两种纤维都出现了晶粒生长,表面缺陷增多,此时F2纤维拉伸强度下降至1.03 GPa,N610纤维拉伸强度下降至2.17 GPa。选择了适宜制备复合材料的Al2O3溶胶和Al2O3粉体。Al2O3溶胶的凝胶产物成分为boehmite,经热处理后发生一系列的相变:boehmite→γ-Al2O3→δ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3。Al2O3粉体的物相为α-Al2O3,制备的Al2O3浆料具有固含量高、粘度适中、稳定性好等特点。1300oC制备的Al2O3陶瓷密度为3.76g/cm3,约为理论密度的96.4%,表明Al2O3陶瓷具有优异的烧结特性。为制备力学性能较好的复合材料,采用溶胶-凝胶法制备F2/Al2O3复合材料。制备温度是显著影响复合材料微观-宏观力学性能的过程参数。考虑F2纤维的耐温性,制备温度选为600-1200oC。采用微纳力学测试技术表征了F2纤维、Al2O3基体和界面的原位微观力学参数。随制备温度的升高,Al2O3基体的弹性模量和硬度增加,F2纤维的弹性模量和硬度略有下降,1200oC时界面化学反应导致界面结合显著增强,F2/Al2O3复合材料的力学性能先升高后降低。800oC制备的复合材料弯曲强度和剪切强度均最高,分别为106.56±6.78 MPa和8.9±1.3 MPa,断裂韧性为4.6±0.2 MPa·m1/2。纤维强度受损是1000oC和1200oC制备的复合材料力学性能下降的主要原因,1200oC时界面反应加剧了纤维的损伤。由于溶胶-凝胶法制备周期较长,经反复热处理后F2纤维的强度下降,导致F2/Al2O3复合材料的力学性能偏低。因此,采用单周期的浆料法制备N610/Al2O3复合材料。首先研究了制备温度对N610/Al2O3复合材料微观-宏观力学性能的影响。考虑N610纤维的耐温性,制备温度选为1100-1300oC。浆料固含量为45 vol%。随制备温度的升高,Al2O3基体的弹性模量和硬度增加,N610纤维的弹性模量和硬度保持稳定,N610/Al2O3复合材料的力学性能先升高后降低。1200oC制备的复合材料的弯曲强度和剪切强度最高,分别为307.07±11.61 MPa和17.26±0.08 MPa。纤维强度受损是1300oC制备的复合材料力学性能下降的主要原因。除制备温度外,浆料固含量也是显著影响N610/Al2O3复合材料性能的重要过程参数。考虑制备工艺的可行性,浆料固含量选为45-60 vol%。随浆料固含量的增加,Al2O3基体的弹性模量和硬度增加,N610纤维的弹性模量和硬度保持稳定,N610/Al2O3复合材料的力学性能先升高后降低。55 vol%的浆料制备的复合材料弯曲强度和剪切强度最高,分别为393.39±19.60 MPa和26.94±0.35 MPa。纤维体积分数减小是60 vol%浆料制备的复合材料力学性能下降的主要原因。采用优化工艺制备的N610/Al2O3复合材料,其弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度和断裂韧性分别为386.46±18.21 MPa、107.52±13.39 GPa、26.87±1.88 MPa和14.05±0.88 MPa·m1/2,优于目前大多数文献报道的氧化物/氧化物复合材料的力学性能。N610/Al2O3复合材料呈现出优异的抗氧化性能,其力学性能在不高于1050oC中保持稳定;在700oC和900oC中分别处理300 h、1100oC中处理30 h后,仍保持稳定。N610/Al2O3复合材料的室温热导率和热膨胀系数分别为3.92 W/（m·K）和3.66×10-6 K-1;随着温度的升高,热导率先减小后增大,热膨胀系数增加。