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碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（C/C-SiC）具有高比强度、耐高温和抗氧化/烧蚀等优异性能,在飞行器热防护系统、推进系统和高性能制动系统等领域具有广阔的应用前景。采用液硅熔渗法（Liquid Silicon Infiltration:LSI）制备C/C-SiC陶瓷基复合材料是一种较为典型的工艺,该工艺具有相对简单、制备周期短、成本低和近净成形等优势。采用该工艺制备C/C-SiC复合材料,主要通过液相硅在毛细力的作用下进入C/C多孔预制体后,与孔隙周围的碳质材料发生原位反应,从而形成复合材料中的SiC基体相。由于SiC基体原位形成的特点,最终复合材料中的SiC基体含量和分布强烈依赖于C/C多孔预制体的微观结构,并且预制体的孔隙形貌、分布和孔隙率对最终C/C-SiC复合材料的综合性能影响显著。鉴于C/C-SiC复合材料的应用往往涉及高温复杂环境,这对其抗氧化、高温强度、抗热冲击以及抗烧蚀等综合性能提出了更高的要求。为了能更好的满足苛刻服役环境下的综合性能需求,有必要对C/C-SiC复合材料的基体组成进行改性。ZrC作为典型的超高温陶瓷,具有熔点高（3540℃）、密度低（6.73 g/cm3）、化学性质不活泼等特点,是复合材料基体改性的优选组元。为此本文采用浆料浸渗（Slurry Infiltration:SI）和LSI工艺相结合的方法来制备ZrC改性C/C-SiC复合材料,通过控制混合浆料中ZrC纳米粒子含量,研究ZrC纳米粒子对C/C多孔预制体微结构、C/C-SiC复合材料微观组织及影响机理;开展了 ZrC改性C/C-SiC复合材料在高温环境下的性能研究,并将微观组织与高温性能相结合,系统地研究了相关影响因素和影响机制。主要内容和结果概括如下:1)研究了 ZrC纳米粒子含量对C/C多孔预制体微结构以及C/C-SiC复合材料微观组织的影响。结果表明:在CFRP（Carbon Fiber-Reinforced Plastics）素胚体阶段,引入的ZrC纳米粒子均匀分布在树脂基体中和碳纤维表面,未出现明显团聚现象;将CFRP素胚体高温裂解后可获得C/C多孔预制体,当ZrC含量小于5 wt.%时,纤维-基体结合强度较高,C/C多孔预制体中的微裂纹以横向裂纹和层间脱粘裂纹为主;当ZrC含量高于5 wt.%时,纤维-基体结合强度下降,C/C多孔预制体内部会形成网状微裂纹,且微裂纹密度显著增加、微裂纹分布均匀。ZrC改性C/C-SiC复合材料微观形貌分析表明:随着ZrC纳米粒子含量的增加,复合材料中SiC/Si基体从条带状分布逐渐转变为网状分布,基体中SiC分布均匀性得到明显改善。质量差法测试结果表明:随着ZrC纳米粒子含量增加,复合材料中残留Si含量显著降低、SiC含量明显增加。2)研究了 ZrC改性C/C-SiC复合材料在真空环境和大气环境下的高温力学性能及影响机制。结果表明:ZrC改性C/C-SiC复合材料的高温强度和弹性模量较未改性复合材料明显提升。在真空环境下,当ZrC纳米粒子含量为10wt.%时,C/C-SiC复合材料的高温强度最为优异,在800℃、1200℃和1600℃下的强度分别为323.0 MPa、352.3 MPa和161.6 MPa。在大气环境下,由于氧化效应,复合材料高温强度呈现出不同程度下降,但ZrC改性C/C-SiC复合材料的高温强度和抗氧化性得到明显改善。与未改性复合材料相比,改性C/C-SiC复合材料高温性能的提升主要与复合材料中残余Si含量的下降、SiC基体分布均匀性的提升、纤维/基体界面结合强度的改善以及热残余应力的均匀分布有关。断口微观组织表明:适量ZrC纳米粒子的引入会显著改善复合材料中SiC基体分布的均匀性和高温结构稳定性,利于改性复合材料的高温强度和抗氧化性。3)采用水淬法研究了 ZrC改性C/C-SiC复合材料的抗热冲击性能变化规律及影响机理。热冲击后的力学性能测试结果表明:ZrC改性C/C-SiC复合材料热冲击后具有非灾难性破坏和较优异的强度等特点,但弹性模量随热冲击温差的增加而下降。复合材料抗热冲击能力主要是与热冲击过程所诱发的损伤和热残余应力的释放有关。热冲击过程会在材料表面诱发张应力,且应力大小与温差相关并对材料的热冲击损伤模式造成影响。热冲击后的表面微观形貌分析表明:在较小温差下（不高于500℃）,热冲击过程产生的张应力会造成基体开裂;中等温差下(500-1200℃,除了基体开裂,还会使得部分基体发生剥落;在较大温差下（大于1200℃,张应力会诱发纤维束与基体脱粘,对材料造成较为严重的热冲击损伤。4）采用数值计算与实验相结合的方法研究了 ZrC改性C/C-SiC复合材料在高温氧化环境下的烧蚀热响应。基于热化学烧蚀机理和热传导理论,建立了 ZrC改性C/C-SiC复合材料表面氧化烧蚀模型,通过编程计算,实现了高温氧化环境下的线烧蚀率、生成的氧化层厚度和温度场分布的预测。计算结果表明:增加复合材料中SiC、Si或ZrC含量都可以降低复合材料的线烧蚀率,尤其以SiC含量的改变对复合材料烧蚀速度影响最大。氧-乙炔高温氧化烧蚀实验结果表明:ZrC的引入会显著提升改性C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能,与未改性C/C-SiC复合材料相比,ZrC纳米粒子含量为10 wt.%时的线烧蚀率下降约42%。数值计算和实验结果对比分析表明:本文所建立的烧蚀模型对不同相含量（C/Si/SiC/ZrC）的复合材料具有较好适用性,编写的烧蚀程序计算精度较高。