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碳材料具有优良的高温力学性能，是重点研究和开发的高温结构材料之一。但碳材料在高温氧化气氛中易发生氧化反应的特点，极大地限制了碳材料在高温领域的广泛应用。在碳材料表面涂覆陶瓷涂层是解决碳材料高温(尤其是1200℃以上)氧化防护的一种主要方法，而涂层的抗氧化性能是和碳基体的结构和性质、涂层与碳基体、涂层与涂层之间的物理和化学相容性等因素密切相关的。
本论文从涂层结构设计角度出发，根据碳材料的工作条件和使用环境，采用料浆烧结法在碳材料表面制备出高温抗氧化涂层。在论文工作中，将梯度涂层和复合涂层的技术引入到涂层的制备中，系统地研究了涂层与碳基体及涂层与涂层之间的物理和化学相容性问题。对涂层成分和微观结构以及氧化机理进行深入的研究，并对所制备的涂层具有良好抗氧化和抗热震性能的原因进行了分析。论文工作获得了一些有意义的结果。
1.SiC梯度涂层的制备及性能研究。
(1)考察了高应变石墨、BEG-4石墨、普通电极石墨和碳/碳(C/C)复合材料表面SiC梯度涂层的形成与炭基体的孔隙率及其孔径尺寸的相关性。结果表明：碳基体的孔径尺寸对SiC梯度涂层的形成有很大影响，合适的孔径尺寸是形成SiC梯度涂层的必要条件。BEG-4石墨和C/C复合材料由于具有合适的孔结构，所制备的SiC涂层呈现梯度分布的特征。
(2)对于BEG-4石墨，改变浸涂Si料浆次数可以控制SiC梯度涂层的厚度，SiC涂层的最大厚度为240μm；而对于C/C复合材料，由于碳纤维阻挡了液Si的渗透，SiC梯度涂层厚度不随着浸涂Si料浆次数的增加而增加，SiC涂层的最大厚度为70μm。
(3)SiC涂层厚度为240μm的BEG-4石墨试样在1200℃高温下具有良好的抗氧化和抗热震性能，但SiC本身的惰性氧化和涂层表面的微孔和微裂纹是导致该涂层在更高温度下抗氧化失效的主要原因。
2.为了使碳材料能1200℃以上的高温下使用，在石墨上制备SiC/Si-MoSi2抗氧化涂层。
(1)系统考察了料浆中m(Mo)∶m(Si)、SiC内层及其厚度、Si-MoSi2外层厚度对石墨抗氧化性能的影响。结果表明：当SiC内层厚度大约为240μm，外层厚度大约为80μm时，用m(Mo)∶m(Si)为2：5的料浆所制备的涂层系统在1400℃高温下，具有优良的长寿命抗氧化能力和抗热震性能。
(2)涂层的氧化机理分析表明：SiC内层和外涂层中Si和MoSi2氧化生成的SiO2玻璃层对O2的扩散起到有效的阻挡作用。在更高温度下，SiO2玻璃沿着涂层中的微孔向内部渗透而无法形成完整而致密的玻璃层，导致试样抗氧化性能降低。
3.为了使碳材料能在1700℃的高温下使用，在石墨上制备SiC/Si-MoSi2/MoSi2抗氧化涂层。
(1)考察了涂层工艺对石墨抗氧化性能的影响。结果表明：按m(Mo)∶m(Si)分别为1∶1，1.7∶1依次浸涂在SiC/Si-MoSi2涂层上，所制备的涂层在1700℃具有优良的长寿命抗氧化能力。
(2)涂层的氧化机理分析表明：涂层表面氧化生成的致密SiO2玻璃层在1700℃高温良好的自愈合性，是涂层在1700℃高温下具有良好抗氧化的根本原因。在氧化过程中，多次从1700℃到室温的冷热循环称重过程中造成的涂层表面SiO2玻璃的崩落，是导致该涂层在更长时间下抗氧化失效的原因。
4.SiC/Si-MoSi2/MoSi2涂层对C/C复合材料氧化防护行为的研究。
(1)C/C复合材料表面较薄的SiC内涂层是导致此复合多层涂层体系在1700℃高温下抗氧化性能失效的主要原因。
(2)采用包埋固渗工艺可以在C/C复合材料表面制备较厚的SiC涂层。当包埋固渗温度为2000℃，固渗时间为2h时，所制备的SiC涂层厚度可以达到240μm。