航空航天技术的迅猛发展迫切需求具有高推重比、高效率和高可靠性的航空涡扇发动机,而提高其内部的涡轮前进口温度将有效地提高发动机的推力和效率,但服役环境（高温、高负荷、复杂应力和热冲击等）的愈加苛刻,对结构材料的性能要求也越来越高。氧化铝基复合共晶陶瓷以其轻质、高熔点、高比强度、优异的高温抗氧化性能和热稳定性等优点,能够减轻发动机涡轮叶片的质量和降低涡轮叶片的冷气量,并可在高温氧化环境中长期工作,日益受到国内外研究人员的广泛重视。定向凝固制备技术在改进传统的粉末烧结法缺点的基础上,将过热的均匀熔体沿特定方向的温度梯度按一定速度非均匀冷却,使熔体依次结晶形成共晶组织。彻底消除了两相之间的非晶相界面,各组分之间以单晶的状态交互存在,致密度达到98%以上,保证了材料高温力学性能的稳定性。而目前的制备方法所得的共晶尺寸小、利用率较低,仅能达到实验室理论研究的要求,无法满足实际应用的需求。本文针对上述问题,基于成熟的单晶生长经验和设备,将水平定向凝固法（HDS法）引入到大尺寸Al₂O₃/YAG共晶陶瓷的制备中。通过改进温场设计和修正生长参数,提升共晶品质。探讨了在生长速率和籽晶的调控下,共晶的凝固组织结构、晶体学取向、热学性能、力学性能和热震性能的影响变化规律。同时,涡轮叶片在启动和停机时会经历快速的温度变化,引起热冲击反应。针对氧化铝基共晶陶瓷抗热震性能研究的不足,本文采用激光区熔法（LFZ法）制备室温断裂强度差异较大的Al₂O₃/YAG、Al₂O₃/EAG二元和Al₂O₃/EAG/ZrO₂三元共晶陶瓷,详细地分析了影响其抗热震温差的因素,为后续的应用奠定基础。采用水平定向凝固法生长出大尺寸舟形板状的Al₂O₃/YAG共晶陶瓷,尺寸为（145±5）mm×（90±5）mm×（25±5）mm,生长速率为10mm/h和20mm/h,使用的片状籽晶是分别沿垂直于生长方向（垂直籽晶）和平行于生长方向（平行籽晶）从50mm/h-Al₂O₃/YAG共晶中截取出来的。共晶在真空氛围下生长,1500℃×25h的退火处理既可消除氧空位,又释放了残余热应力,对于提高共晶的结构完整性和力学强度必不可少。同时,长时间高温（1700℃×100h）热处理后,共晶无晶粒长大、粗化现象,热稳定性好。根据实验要求,分别沿垂直于生长方向（T方向）和平行于生长方向（L方向）制备试样。水平定向凝固法制备的Al₂O₃/YAG共晶的微观形貌显示出两相呈无晶界的三维互穿交错分布,10mm/h和20mm/h的共晶层间距几乎无差别,50mm/h的共晶层间距明显减小。两相的择优取向会部分地从籽晶中复制,但由于此二元体系遵循小晶面-小晶面的不规则生长模式,择优取向关系复杂,特别是立方晶系的YAG相。其中,平行籽晶共晶或L方向试样的择优取向相对清晰。水平定向凝固法制备的Al₂O₃/YAG共晶陶瓷的维氏硬度、断裂韧性和杨氏模量不随共晶参数的不同而明显地改变。裂纹传播过程中通过裂纹捕获、偏转和分叉等消耗其扩展动能,起到增韧的效果。不同的HDS-Al₂O₃/YAG共晶可保持其稳定的弯曲强度直至1200℃或1500℃,压缩强度随着温度的升高而减小。无籽晶和平行籽晶共晶的强度高于垂直籽晶共晶的强度,且离散性较小;相同籽晶时,20mm/h共晶的强度略高于10mm/h共晶;L方向试样的强度略高于T方向试样。断裂方式均为脆性断裂。籽晶的引入有利于晶体的形核结晶,但共晶籽晶中固有的缺陷会在新共晶中被复制和放大,影响其性能,尤其是垂直籽晶。为研究断裂强度对于临界抗热震温差△T_c的影响效果,采用激光区熔法在氮气气氛下分别制备25mm/h和750mm/h细棒状的Al₂O₃/YAG、Al₂O₃/EAG和Al₂O₃/EAG/ZrO₂共晶陶瓷,尺寸为Φ（1.11¹.7）mm×（85¹85）mm。在室温水浴（剧烈热冲击反应）下,对于同一组分的共晶,尽管750mm/h共晶的断裂强度是25mm/h共晶的2倍以上,但△T_c几乎相同,为255℃²82℃。共晶层间距λ与断裂强度成反比,基于小熔区、大温度梯度的特点,在相似的生长速率下,LFZ-Al₂O₃/YAG共晶的层间距仅为HDS-Al₂O₃/YAG共晶的1/3。室温水浴下,HDS-Al₂O₃/YAG共晶的△T_c为178℃²28℃,高于理论计算值。沸水水淬大大减小了表面热传递系数,使得LFZ-Al₂O₃/EAG共晶的△T_c升高至655℃;但HDS-Al₂O₃/YAG试样由于尺寸较大,内外温差平衡所需时间长,△T_c仍为175℃²05℃。热冲击后,共晶自表面产生裂纹,随后向内部扩展。当热震温度低于△T_c时,裂纹的传播速率相近,其临界裂纹尺寸a_c受断裂韧性值K_IC和σ_f共同控制,a_c正比于λ。