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C/C-SiC复合材料即炭纤维增强炭与SiC陶瓷基复合材料,具有优异的综合力学性能、低密度、低热膨胀系数、高热导率、抗氧化、耐烧蚀和低磨损性能等特点,在航空、航天、能源领域受到广泛的关注。为了进一步改善C/C-SiC复合材料的各项综合性能,并降低成本,本文以全网胎炭毡为预制体,采用熔融渗Si和Cu(RMI)工艺制备了Cu3Si改性C/C-SiC复合材料。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX). X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)等测试手段,分析了材料的组织结构和形貌。研究了Cu3Si改性C/C-SiC复合材料的力学性能和氧化性能,并对Cu3Si改性C/C-SiC复合材料的烧蚀性能进行了探索性的研究。研究结果表明：(1) Cu3Si改性C/C-SiC复合材料的物相组成为C、Si、β-SiC和Cu3Si。随着熔渗剂Si-Cu中Cu含量的增加,Cu3Si逐渐增加,残留Si逐渐减少。材料的密度随Cu含量的增多而增大,孔隙率随之减小。不含Cu的试样较致密,开孔率为6.37%,纤维与基体之间结合良好。且随着熔渗剂Si-Cu中Cu含量的增加,材料的密度从2.21g.cm-3增至2.80g·cm-3,开孔率从7.53%增至9.40%。(2)通过对材料力学性能的研究,熔渗剂Si-Cu中Cu的质量含量为0wt%,25wt%,50wt%和75wt%的Cu3Si改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度分别为47.33MPa,41.32MPa,39.57MPa和33.48MPa,压缩强度分别为306.21MPa,268.76MPa,254.28MPa和224.23MPa。力学性能随着Si-Cu中Cu质量比增多逐渐减小。从材料的载荷-位移曲线来看,弯曲表现出良好的“假塑性”,压缩呈现典型的脆性断裂特征。(3)等温氧化过程中,在700～1000℃范围,材料氧化失重率随时间呈直线增长,主要为C的氧化,Cu3Si, Si和SiC氧化生成微量的SiO2；在1000～1300℃范围,失重趋于稳定,Cu3Si、Si和SiC同时氧化生成大量的SiO2,与C的氧化失重平衡。800℃长时间氧化过程中,Cu3Si改性C/C-SiC复合材料氧化失重率随时间先呈直线关系增长后增长速度减慢,至4h后,材料的失重率达到一个恒定值。Cu3Si氧化生成Si02和CuO,部分Si和SiC氧化生成了SiO2,这些氧化物覆在基体表面,对内部纤维和基体起到一定的保护作用。(4)含Cu50%的Cu3Si改性C/C-SiC复合材料烧蚀40s的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.0021g/s和0.0169mm/s,烧蚀60s的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.0032g/s和0.0228mm/s。材料的烧蚀机制主要以升华、冲刷和氧化为主。SiC和Cu3Si的升华降低材料表面的温度,氧化生成的SiO2和CuO附在材料表面,起到抑制氧化和弥补缺陷的作用。