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在SiC陶瓷材料中添加某些异质元素可以有效地抑制其高温条件下的β-SiC析晶,并起到烧结助剂作用,本文在SiC陶瓷先驱体的基础上,引入异质元素(如Nb、Mo、Re等),通过异质元素与Si形成超高温硅化物,与C形成超高温碳化物,或金属间化合物,进一步提高SiC陶瓷及其纤维的耐温性、抗氧化性能。本文选用含有较高Si-H活性基团的液态聚硅烷LPS(Liquid Polysilane)和金属氯化物MCl5(Metal pentachloride)为原料,合成了三种新型含异质元素SiC陶瓷先驱体PNCS(Polyniobiumcarbosilane)、PMoCS(Polymolybdencarbosilane)和PRCS(P-olyrheniumcarbosilane),制备了Si-M-C-O纤维。对先驱体的合成工艺、组成结构、反应机理以及无机化进行了研究,并研究了纤维的制备工艺、组成结构及其耐高温和抗氧化性能。研究表明,NbCl5添加量为5～10wt%,反应温度在440～460℃,反应时间8h,裂解温度500℃时,先驱体PNCS的产率为55%左右,软化点160~220℃。NbCl5添加量为10wt%时PNCS的化学式为SiC2.211H7.09O0.035Nb0.0037。MoCl5添加量为4～8wt%,反应温度在440～450℃,反应时间10h,裂解温度500℃时,先驱体PMoCS的产率为51%左右,软化点150~210℃。MoCl5添加量为8wt%时PMoCS的化学式为SiC2.073HxO0.034Moy。ReCl5添加量为1～4wt%,反应温度在440℃左右,反应时间6h,裂解温度500℃时,先驱体PRCS的产率为60%左右,软化点200~260℃。ReCl5添加量为2wt%时PRCS的化学式为SiC2.312HxO0.029Rey。PMCS主要由SiC4和SiC3H基团组成,分子链支化度较大。异质元素在PMCS中主要以Si-M和少量Si-O-M的形式存在,起到交联点的作用,使小部分分子链形成交联结构。PMCS的高温裂解过程与PCS大体相似,1200℃的陶瓷产率在75%以上,高于PCS。陶瓷化产物SiC(M)的β-SiC晶粒大小平均小于PCS无机化产物中β-SiC晶粒大小。PMCS在N2中1200℃裂解后,SiC(Mo)陶瓷中异质元素Mo以硅化物β-MoSi2的形式存在。1600℃裂解后,β-MoSi2完全转化为α-MoSi2。PNCS在1600℃无机化后,SiC(Nb)陶瓷中出现NbC的XRD衍射峰,异质元素Nb以碳化物NbC的形式存在。大部分PMCS先驱体具有优良的纺丝性能。N2中1200℃烧成制备的Si-M-C-O纤维平均直径11μm,平均抗拉强度2GPa。该纤维具有优于Nicalon纤维的耐高温和高温抗氧化性能。N2中1600℃处理30min后,Si-Nb-C-O纤维、Si-Re-C-O纤维和Si-Mo-C-O纤维强度保留率分别为48%、44%和40%,而Nicalon纤维已完全失去强度。1800℃N2中处理30min后,Si-Re-C-O纤维和Si-Nb-C-O纤维强度保留率分别为31%和22%。纤维主要由β-SiC组成,其晶粒尺寸最大为10.5nm,远小于同样条件下Nicalon纤维中β-SiC的晶粒大小。空气中1250℃处理6h后,Si-M-C-O纤维表面氧化形成了致密的SiO2氧化层,Nicalon纤维已完全失去强度,而Si-M-C-O纤维还有较高的强度。Si-Nb-C-O纤维、Si-Re-C-O纤维和Si-Mo-C-O纤维的强度保留率分别为50%、41%和34%。异质元素Nb、Mo、Re的引入起到了提高SiC纤维的耐高温和高温抗氧化性能的作用,使其耐高温和高温抗氧化性能优于Nicalon纤维。