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连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC)引入了高强纤维作为增强相，不仅明显克服了SiC陶瓷的脆性缺陷，还具有耐高温、低密度、高可靠性等优点，是一种重要的高温热结构复合材料。在CMC-SiC的诸多制备工艺中，化学气相渗透沉积工艺(CVI)因具有以下优点而发展成为了一种重要的制备工艺：①制备温度和压力低，制备过程中对增强纤维带来的损伤小；②能够实现复杂形状部件的成型与制备，并且能够实现近净尺寸制备；③能够按照应用目标实现纤维/基体界面微观结构的设计与制备。本研究主要研究目的之一是探索、建立一种高效的发动机喷嘴用陶瓷基复合材料的化学气相渗透沉积设备体系及制备工艺，为制备此类材料的实际部件提供装备及工艺基础。在此基础上，对CMC-SiC复合材料的制备工艺、界面微观结构和力学行为等进行了系统研究。主要研究内容如下：
⑴建立了具有自身特色的化学气相渗透沉积设备体系，该设备体系除在温度场方面能够实现平均温度梯度为380℃/cm的温度梯度场和升降温速率为150℃/min的脉冲温度场两种温度场模式、并能实现温度场的有效控制外，论文首次成功实现了强制流动-脉冲温度场化学气相渗透沉积工艺并应用到复合材料界面微观结构设计和制备实践中。
⑵选择无毒、无腐蚀性、不产生有害副产物氯化氢(HCl)的六甲基二硅胺烷(HMDS)作为SiC基体的前驱体，为建立一种环境友好、高效的CVI法制备SiC基复合材料的工艺体系进行了有益的探索。研究表明，高温面的沉积包括C-Si-N元素的共沉积过程，富余的碳元素在前驱体裂解过程中主要以气态中间体的形式被输运到冷区成核、生长。以HMDS为前驱体，在水浴温度为40℃，高温区温度为1100℃，载气流量为20 sccm的条件下，采用强制流动-热力学梯度CVI方法制备了密度达2.01g.cm-3的二维预制体Cf/SiC复合材料和1.91 g.cm-3的三维预制体Cf/SiC复合材料。对叠层预制体复合材料的开孔孔径分布及叠层预制体和三维四向编织预制体复合材料的致密化情况进行了分析，结果表明，在所建立的设备体系及工艺条件下能够实现Cf/SiC复合材料的均匀致密化；叠层预制体复合层材料的开孔孔径主要分布在0.2～2.0μm和15～230μm两个区间，且这种分布特性并不受复合材料密度的影响。
⑶以甲烷(CH4)为热解碳(PyC)界面层前驱体、以HMDS为SiC界面层前驱体，采用强制流动-脉冲温度场CVI方法设计、制备了SiC/(PyC/Co.)n、(SiC/PyC)3和PyC1/SiC/PyC2等纤维/基体界面层结构，并对复合材料的界面层微观结构进行了研究。对于(SiC/PyC)3和PyC1/SiC/PyC2界面层结构，在每一次温度脉冲内，PyC界面层的沉积厚度为1.4 im，SiC界面层的沉积厚度为2.9 nm。结合温度脉冲数的控制和不同界面层前驱体的选择，实现了界面层组分与结构设计。对界面层微观结构的研究表明，强制流动-温度脉冲化学气相渗透沉积工艺能够在纳米尺度上实现精细界面层微观结构的设计和制备。
⑷对复合材料的力学性能进行了测试，同时对复合材料的力学行为进行了分析。叠层预制体复合材料和三维预制体复合材料的载荷-位移曲线都具有明显的线性和非线性两个阶段。叠层预制体Cf/SiC复合材料的抗弯强度为338.3±12.5 MPa，断裂韧性为21.5±0.9 MPa·m1/2，弹性模量为140.6±2.5 GPa；三维预制体Cf/SiC复合材料的抗弯强度为474.0±36.9 MPa，断裂韧性为27.1±1.0MPa·m1/2，弹性模量为104.6±6.5 GPa。对裂纹在界面区域中的扩展方式的研究结果表明，界面层有效增加了裂纹扩展过程中的偏转效应。采用图形分析方法对复合材料在失效过程中吸收功进行了研究，结果表明，载荷由基体向纤维转移和纤维承载失效过程中吸收的功为基体承载失效过程吸收功的两倍；纤维承载失效后，纤维拔出对断裂功仍然具有显著的贡献。