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碳纤维增强碳化硅陶瓷基（Cf/SiC）复合材料结合了SiC陶瓷和碳纤维的耐高温、耐腐蚀、高比刚度、高热导率及低密度等优点,作为高温结构材料被广泛应用于航空航天、军事、能源等领域。复杂内型面结构以及大尺寸Cf/SiC复合材料结构件提出了迫切的应用需求是一种发展趋势,其一次整体成型难度非常大。采用特定的连接技术把结构相对简单的复合材料构件可靠连接起来是制备复杂结构Cf/SiC复合材料构件及大尺寸Cf/SiC复合材料结构件行之有效的方法。因此,Cf/SiC复合材料的可靠连接技术是实现复杂内型面结构以及大尺寸Cf/SiC复合材料工程化应用需要解决的关键技术。本课题旨在开发能够实现稳定连接的反应连接技术,利用有机树脂作为碳源和粘结剂,通过在复合材料之间制备与Cf/SiC复合材料热物性和物理相匹配的碳化硅基陶瓷中间层,实现复合材料的稳定连接,对推进Cf/SiC复合材料工程化应用具有重要的意义。孔径可控的多孔碳素坯是高致密、强结合反应连接层的基础和前提。本文使用酚醛树脂-醇溶剂体系,采用聚合相分离技术,系统研究了活性物质二价金属盐和硼酸对多孔碳微观结构和孔径分布的影响,成功制备出有效平均孔径可在nm-μm级可控的多孔碳。其中:（a）随着FeCl2含量的增加,获得多孔碳的孔径呈现先增加后减少的趋势,最大有效平均孔径为190nm;金属离子作为催化剂并能够与树脂化合物发生络合反应,促进酚醛树脂固化度的增加,调控多孔碳孔结构。（b）将H3BO3引入酚醛树脂,结果表明,在树脂混合物中加入H3BO3可以改变树脂-乙二醇混合物固化过程中的聚合动力学。硼酸参与络合反应,并参与形成聚合物骨架,促进固化程度的增加,由于硼酸与酚醛树脂化合物的络合,在树脂混合物固化过程中产生的富含乙二醇的相的尺寸随着H3BO3含量的增加而增大。同样,裂解后多孔碳的孔径随着H3BO3含量的增加而增加。随着H3BO3含量的增加,所得多孔碳的平均孔径从13±5增加到2754±66nm。利用反应连接技术与反应烧结法制备Cf/SiC复合材料的工艺过程的相似性,提出Cf/SiC复合材料的致密化与连接同步完成的一步硅熔渗法反应连接,简化制备工艺,降低多次高温处理过程带来的变形、开裂风险。研究了多孔碳预制体密度、孔径以及添加惰性填料对连接层微观结构和连接性能的影响,并对比分析了常规连接和一步硅熔渗法反应连接的微观结构和力学性能。研究发现:（a）多孔碳预制体密度对连接层中游离硅含量影响较大,适宜选用在0.70.9 g·cm-3;多孔碳预制体孔径主要影响连接层中的游离硅尺寸,适宜选用0.20.6μm左右;（b）惰性填料α-SiC的加入有效降低多孔C/SiC预制体体积收缩,降低因收缩带来的裂纹等缺陷,在1600℃下连接后,连接层厚度在2085μm,连接层中SiC/Si两相分布均匀,界面处不明显,且无明显缺陷;SiC含量为50wt.%时,最高室温连接强度可以达到216±44MPa,强度保留率为98%;（c）与常规反应连接相比,一步硅熔渗法反应连接所获得连接层具有更均匀的微观组织结构,接头弯曲强度增加至203MPa,强度保留率为96%,并且该工艺可实现一次成型烧结,节约成本。连接机理:在连接层与Cf/SiC衬底之间形成23μm过渡层的过渡层,其由约0.51μm的SiC晶粒组成,过渡层的形成是由于基体与连接层之间碳密度的差别导致Si-C反应过程中碳的扩散。采用短切碳纤维Csf/树脂-醇/SiC混合物作为填料来连接Cf/SiC复合材料。研究结果表明,通过使用Csf/树脂-醇/SiC混合物作为填充材料,可以获得具有良好界面结合和高连接强度的连接层。碳纤维的加入后多孔碳素坯由于形成多孔碳-碳纤维骨架而表现出更均匀的微观结构,有利于熔融硅的渗入。1600℃反应连接后,硅熔渗反应将短切碳纤维转化为纤维状SiC。另外,添加短切碳纤维有利于降低中间层的残留硅含量。残余硅含量的减少主要是由于新形成的β-SiC相的增多以及碳纤维与熔融硅之间的Si-C反应期间发生的高体积膨胀。当碳纤维含量达到30wt%时,连接试样的抗弯强度增加到232±33MPa,强度保留率为100%。连接性能的改善主要是因为残余硅含量的减少和纳米尺寸SiC颗粒的形成。