碳化硅网状多孔陶瓷以其低线膨胀系数、高热导率和辐射率,被认为是多孔介质高温燃烧的首选多孔材料。通常,人们采用有机泡沫浸渍法制备碳化硅网状多孔陶瓷,但有机模板在高温下分解导致中空孔筋的形成,影响了材料的强度和抗热冲击能力;再加上,碳化硅属于共价键结合而难烧结,常见的方法是引入黏土质烧结助剂来改善碳化硅浆料流动性的同时促进其烧结,但因高温下易形成玻璃相,影响材料的高温性能。针对上述存在的问题,本论文研究工作拟通过引入高纯硅微粉、活性氧化铝粉和有机外加剂,改善碳化硅浆料的流动性,并利用高温形成莫来石制备碳化硅网状多孔陶瓷;然后,采用真空浸渍/反应烧结技术,修复孔筋缺陷并构筑三层结构的孔筋;通过原位引入氮化物晶须并作为柱状莫来石生长的模板,改善孔筋层间的界面特性,提高多孔陶瓷的强度和抗热震性能;再基于孔筋残余应力计算模型,通过调整浸渍浆料中硅源种类来调配孔筋各层的线膨胀系数,优化孔筋的残余应力,进一步提高多孔陶瓷的力学性能。在此基础上,利用X-μCT三维断层扫描、有限元分析手段,研究多孔陶瓷的断裂机制;最后,借助多孔介质燃烧的实验平台,评价碳化硅网状多孔陶瓷内预混气体的燃烧特性以及多孔介质的使用寿命。通过上述的研究工作,得到如下主要结论:1.基于触变性优良的碳化硅浆料,采用有机泡沫浸渍法,成功制备莫来石结合碳化硅网状多孔陶瓷。以碳化硅为主要原料,高纯硅微粉和活性氧化铝粉为烧结助剂,通过添加一定量的分散剂和增稠剂等,获得了触变性优良的碳化硅浆料;采用有机泡沫浸渍法对聚氨酯海绵进行涂覆,经1450℃高温烧成制备了莫来石结合SiC的碳化硅网状多孔陶瓷。2.采用低温预烧-真空浸渍-高温烧结技术,制备具有三层结构孔筋的碳化硅网状多孔陶瓷。通过预烧结高温分解有机模板以及真空浸渍一定固含量的氧化铝浆料,能实现SiC骨架三角区域的有效填充和表面缺陷的修复;经1450℃高温烧结,可形成包括莫来石涂层、莫来石结合SiC骨架层以及氧化铝填充层的三层结构孔筋,显著提高了碳化硅网状多孔陶瓷的力学性能。3.利用氮化物晶须作为形成莫来石柱状晶模板,通过原位反应改善孔筋层间界面特性,增强碳化硅网状多孔陶瓷。在碳化硅浆料中引入单质硅粉,经1400℃氮化后在SiC骨架基质及表面原位形成氮化物晶须。经真空浸渍氧化铝浆料和1450℃处理后,氮化物晶须能作为活性硅源促进孔筋内柱状莫来石的生长,进而提高孔筋层间的界面特性以及优化孔筋的显微结构,其原位协同增强增韧作用赋予碳化硅网状多孔陶瓷优良的力学性能和抗热震性能。4.通过调配孔筋各层的线膨胀系数,优化孔筋内部的残余应力,改善了碳化硅网状多孔陶瓷的抗热震性能。基于孔筋残余应力计算模型,在真空浸渍浆料中引入单质硅粉、红柱石等硅源,通过降低浸渍浆料的线膨胀系数来减小孔筋外层的残余拉应力,进而消除孔筋的表面裂纹;同时,孔筋外层的残余拉应力的降低还能改变热震过程中孔筋层间裂纹的扩展方式,这两者共同提高了碳化硅网状多孔陶瓷的抗热震性能。5.基于X-μCT三维断层扫描、有限元分析手段,定量表征了碳化硅网状多孔陶瓷的断裂机理。在碳化硅网状多孔陶瓷的轴向压缩过程中,孔筋的表面缺陷以及内部三角尖端的存在导致材料应力集中;并且,孔筋表面缺陷先于三角尖端产生应力集中区域,进而导致孔筋首先在缺陷处发生断裂。三层结构孔筋内缺陷的修复使得孔筋的应力均匀分布,避免了应力集中的产生,显著提高了碳化硅网状多孔陶瓷的抗损毁能力。6.多孔介质内火焰的燃烧特性和使用寿命由孔筋材质的热导率和孔筋结构共同决定。与单一材质多孔介质燃烧器比较,含三层结构孔筋的碳化硅网状多孔陶瓷兼具SiC骨架的高热导率以及莫来石涂层的辐射效应,能促进燃烧区火焰的稳定、提高多孔介质燃烧器的极限热负荷。其在稳定燃烧时温度分布均匀,具有更高的火焰温度以及更低的CO、NO_x排放量。并且,在多孔介质燃烧实验中,三层结构孔筋的碳化硅网状多孔陶瓷具备优良的抗热震循环能力,显著提高了燃烧器的使用寿命。