高温易氧化烧蚀是限制C/C复合材料作为高温热结构材料使用的瓶颈问题,防氧化抗烧蚀涂层与基体掺杂陶瓷改性技术是目前解决该难题的有效手段。硅基陶瓷涂层因其高温下可生成具有自愈合功能的玻璃态SiO2保护膜,被认为是C/C复合材料抗氧化涂层的理想材料。在高低温交变服役环境中,它们固有的脆性以及与C/C之间的热膨胀不匹配易使涂层开裂和剥落,导致涂层防氧化抗烧蚀失效。本文采用烧蚀预处理的方法在C/C复合材料表面构建深度及范围可控的孔隙结构,以期为后续涂层材料提供扩散和渗透通道,借助镶嵌过渡界面的构造来增强涂层的界面结合和缓解涂层与基体的热失配。研究了镶嵌涂层/基体过渡界面对涂层微观结构、热应力分布状态和结合强度的影响,分析了涂层在不同温度/角度燃气流下的循环烧蚀行为,揭示了其抑制涂层失效的作用机制;针对硅基陶瓷涂层在短时超高温（>2000℃）条件下耐烧蚀性能不足的问题,本文采用PIP结合TCVI、RMI法制备了弥散HfB2颗粒改性C/C复合材料和具有碳-陶多元基体的C/C-HfB2-SiC复合材料,考核了改性C/C复合材料的烧蚀行为,重点分析了材料烧蚀前后物相和形貌的演变规律,结合烧蚀温度场的模拟,阐明了改性C/C复合材料的防氧化抗烧蚀机理;借助高速燃气风洞构建的宽温域冲刷环境,揭示了涂层与基体改性相结合对提升C/C复合材料服役稳定性的作用机制。主要研究内容和结果如下:借助烧蚀预处理在C/C与Si-Mo-Cr涂层之间构造了镶嵌互锁过渡界面,不仅缓解了界面处因涂层/基体热失配造成的应力集中,还使得涂层的界面结合强度提高了48%。因涂层/基体热失配的缓解和界面结合的增强,Si-Mo-Cr涂层的防氧化抗烧蚀性能得到明显提高;将镶嵌涂层/基体过渡界面和SiC纳米线增韧相结合进一步提高了Si-Mo-Cr涂层的抗烧蚀性能。当经历30次1600°C?室温的热循环烧蚀后,涂层的单位面积质量损失降低了46%,仅为15 mg·cm-2.。特别是SiC纳米线的引入,能够有效避免循环烧蚀过程中,因涂层脆性和热应力作用导致的贯穿性裂纹生成。采用C/C烧蚀预处理结合ZrB2掺杂来提高表面SiC涂层的防氧化抗烧蚀性能。热重氧化实验结果表明涂层具有较好的宽温域抗氧化性能,从室温至1400℃涂层试样的氧化失重百分比仅为5.8%。当经历5次1750°C?室温热循环烧蚀、累计烧蚀100 s后,涂层未发生剥离,其表面氧化生成的Zr-O-Si玻璃展现了较好的抗燃气冲刷能力。采用PIP结合TCVI法制备了弥散HfB2颗粒改性的C/C复合材料。热重氧化实验和氧乙炔烧蚀测试结果表明:HfB2引入后,C/C复合材料的抗氧化抗烧蚀性能明显提高,其氧化失重起始温度从520℃升高至755℃,线烧蚀率和质量烧蚀率都降低30%以上。HfB2的优先氧化作用可以抑制碳的氧化,烧蚀过程中Hf O2在试样表面的累积可以阻挡部分燃气热流和氧化性气体向材料内部的扩散。采用PIP结合RMI法制备了C/C-HfB2-SiC复合材料。相较于C/C-HfB2复合材料,SiC的引入提高了试样表面Hf O2高温烧蚀环境下的稳定性,使得材料的线烧蚀率降低了34%。但熔融Si相与碳纤维之间的反应使得材料内部缺陷较多,材料弯曲强度较低,仅为60.45 MPa。采用PIP法制备了C/C-HfB2-SiC复合材料。相比于PIP+RMI法,因有效避免了碳纤维的损伤,所制备的复合材料弯曲强度从60.45 MP提高至115.25 MPa。采用氧乙炔火焰考核了鼻锥形C/C-HfB2-SiC复合材料的抗烧蚀性能。从低温→高温烧蚀区,试样表面氧化产物形成的硼硅酸盐玻璃层,Hf O2+玻璃层和Hf O2层起到了较好的防氧化抗烧蚀效果。采用CVD法在C/C-ZrC-ZrB2-SiC复合材料表面制备了SiC涂层,借助高速燃气风洞考核了其在宽温域冲刷环境下的服役稳定性。测试结果表明基体改性与涂层相结合后,材料的抗燃气冲刷性能从19 h提升至21 h。结合热重氧化实验和热应力模拟分析可知,宽温域冲刷环境下C/C基体抗氧化性能的增强,能弥补SiC涂层因应力作用和缺乏自愈合SiO2玻璃相导致的低温抗氧化性能不足。