碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(Carbon fiber reinforced silicon carbide ceramicmatrix composites，Cf/SiC)具有强度高、密度较低、断裂韧性优良、热膨胀系数较低、耐高温火焰烧蚀以及良好的抗热震和抗氧化等高温特性，多方面的良好性能使得它在航天、航空和武器装备等诸多科技领域应用十分广泛。但是Cf/SiC复合材料在制备过程中不可避免地会残留微孔隙，以及SiC基底和C纤维之间存在热膨胀差异也导致微孔隙产生，当在400℃以上的氧化气氛下时，Cf/SiC复合材料容易被氧化，从而导致Cf/SiC复合材料的高温力学性能大大降低，并严重制约了其实际应用。在本论文中，我们采用大气等离子喷涂技术(Atmospheric plasma spraying，APS)通过在Cf/SiC复合材料表面高温喷涂制备热障抗氧化陶瓷涂层，使Cf/SiC基体避免高温氧化和腐蚀，从而显著提高其高温抗氧化性能。　　采用高温固相反应合成了Yb2Si2O7、Yb2SiO5和LaMgAl11O19(LMA)粉末，对合成的粉末进行喷雾造粒，然后分别对各粉末的高温烧结性能、热膨胀行为以及高温物理化学相容性进行研究分析。结果表明粉末的抗高温烧结性能较好;Cf/SiC基体、Yb2Si2O7、Yb2Si2O7和L，MA二者的混合物（**）、Yb2SiO5和LMA的热膨胀系数分别为2.58、4.28、6.59、6.77和9.38 ppm/℃;Yb2Si2O7和LMA在1200℃以下具有良好的化学相容性，并随温度的升高逐渐发生化学反应。通过APS技术在Cf/SiC复合材料表面成功制备了具有不同陶瓷层厚度和不同涂层结构的抗氧化涂层。涂层分布均匀且内陶瓷层微观结构致密，各涂层界面结合良好，Yb2Si2O7/LMA、Si/Yb2Si2O7/LMA、Si/Yb2Si2O7/Yb2SiO5/LMA和Si/Yb2Si2O7/**/LMA涂层的抗拉伸结合强度分别为4.43、8.81、9.18和7.17 MPa。　　采用高温热震炉研究了陶瓷层厚度对Si/Yb2Si2O7/LMA涂层1400℃静态热循环的影响。15次热循环后，无涂层样品的氧化失重率高达36.47％，而当Yb2Si2O7和LMA层的厚度分别为50μm和100μm、Si层厚度分别为0μm、50μm和100μm时，对应涂层样品的氧化失重率分别为21.89％、3.46％和2.54％;当Si和LMA层的厚度分别为50μm和100μm、Yb2Si2O7层厚度分别为50μm和100μm时，涂层样品的氧化失重率分别为3.46％和4.91％;当Si和Yb2Si2O7层厚度均为50μm、LMA层厚度分别为100μm和200μm时，涂层样品的氧化失重率分别为3.46％和4.93％。　　研究分析了有、无Si的涂层样品分别在1300℃、1400℃和1500℃对Cf/SiC基体的氧化保护行为。结果表明涂层在1400℃以下均对Cf/SiC基体提供了良好的氧化防护，且含Si涂层的效果更好。15次热循环后，无Si涂层的样品表面遍布宏观裂纹，且在涂层与基体之间发生明显的分层现象。但是Si在1500℃的温度下发生熔化，导致含Si涂层仅一次热循环就出现鼓包失效，失重-0.725％。　　对不同结构涂层1400℃的静态热循环行为与火焰热循环行为进行研究。结果表明Cf/SiC基体、Si/Yb2Si2O7/LMA、Si/Yb2Si2O7/Yb2SiO5/LMA和Si/Yb2Si2O7/**/LMA涂层样品15次静态热循环后的氧化失重率分别为36.47％、4.91％、4.07％、5.30％，对应样品火焰热循环的氧化失重率分别为18.11％、2.59％、2.10％和2.55％。所有涂层均对Cf/SiC基体提供了良好的短时氧化防护(约90 min)，且多层结构涂层效果最好。　　对Cf/SiC复合材料表面高温抗氧化涂层的热循环寿命与失效机理进行研究。发现Si/Yb2Si2O7/LMA、Si/Yb2Si2O7/Yb2SiO5/LMA和Si/Yb2Si2O7/**/LMA涂层在1400℃的热循环寿命分别为64、96和61次，对应样品的氧化失重率分别为28.61％、27.58％和28.65％。显然，具有多层结构涂层的高温热循环寿命明显高于其它涂层。涂层样品在热循环过程中产生贯穿性大裂纹导致涂层最终失效，裂纹产生的原因主要有以下几方面:涂层与基体之间存在较大的热膨胀差异、涂层内部发生界面化学反应、涂层烧结、涂层表面非晶相再结晶。此外，Cf/SiC复合材料内部本身存在较多孔隙和裂纹，这些缺陷十分不利于涂层对其提供高温氧化保护。