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该文选择了Cr、TiC、SiC、B<,4>C、Si等多元陶瓷相掺杂材料,设计了单组元以及多元混合掺杂的48组试验方案,确定了最佳碳陶瓷复合材料制备工艺,给出了具体的工艺参数,制备了碳陶瓷复合材料制品.制备的碳陶瓷复合材料的综合性能指标部分超过或达到同类用途的高密度、高强石墨及石墨密封材料的性能.文中针对碳陶瓷复合材料的抗折强度、抗压强度、肖氏硬度、体积密度、气孔率、电阻率等宏观性能进行了系统的测试,验证了材料组成设计的合理性和制备工艺的可行性.研究了碳陶瓷复合材料组成、摩尔比、制备工艺、材料性能之间的相互关系,确定了制备碳陶瓷复合材料的最佳配方和工艺.针对碳陶瓷复合材料体系中碳基体及掺杂材料在制备过程中所发生的反应,进行了热力学分析和计算,揭示了碳陶瓷复合材料原位合成反应机理.通过XRD对碳陶瓷复合材料的分析得出,在碳陶瓷复合材料制品中存在Cr<,3>C<,2>、TiC、SiC、Cr<,2>B、固熔体、TiB<,2>等晶体,与计算结果相吻合.利用XRD、电子扫描电镜、电子能谱等技术,对碳陶瓷复合材料的相组成,点阵参数、微观形貌、元素分布等微观结构进行观测和分析.观察碳陶瓷复合材料的断口形貌以及晶体形貌,分析了碳陶瓷复合材料以及晶体的元素组成和分布.结合晶体的点阵参数,确定了晶体空间构型,研究了制备工艺、材料组成、材料性能与微观结构的关系.利用XRD分析数据,采用梅林(J.Mering)和迈尔(J.Maire)提出的数学模型对碳陶瓷复合材料石墨化度进行测定,讨论了石墨化度与性能和微观结构的关系,并从温度、掺杂物质、掺杂量等方面探讨了影响石墨化度的因素.结果表明:碳陶瓷复合材料的电阻率、气孔率随着石墨化度的增加呈降低趋势;体积密度、肖氏硬度、抗压强度、抗折强度随石墨化度的增加而增加.最后基于人工神经网络技术建立了碳陶瓷复合材料组分、材料性能、微观结构等参量之间预报模型,为进一步实现碳陶瓷复合材料设计奠定了基础.