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连续纤维增强SiC基复合材料（Cf/SiC和SiCf/SiC）具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗辐照和低活性等优异性能，已成为航空航天和核聚变等领域中较理想的高温结构及功能材料。目前，关于连续纤维增强SiC基复合材料制备工艺的研究主要集中在先驱体浸渍裂解（Polymer Impregnation andPyrolysis，PIP）、化学气相沉积（Chemical Vapor Infiltration，CVI）和纳米浸渍与瞬时共晶（Nano-Infiltrated Transient Eutectoid，NITE）等工艺，而对反应浸渗工艺（Reaction Infiltration，RI）的研究报道则相对较少。本论文开展了RI工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料的研究，主要目的是为获得优异性能的连续纤维增强SiC基复合材料探索新的道路。首先对碳基中间体进行设计与制备。通过对碳基中间体的临界密度和孔隙率的建模计算获得：不论是树脂碳（Resin Carbon, RC）还是热解碳（Pyrolytic Carbon,PyC），SiC纤维和C纤维增强的碳基中间体的临界密度分别为1.68g/cm3和1.36g/cm3；不论是SiC纤维还是C纤维，RC基和PyC基中间体的临界孔隙率分别为19%和26%，该临界密度和孔隙率利于反应浸渗工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料。采用化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）工艺分别在碳纤维和碳化硅纤维编织体中制备了厚度分别为0.2~0.3μm的PyC/SiC复合涂层，该复合涂层较连续、均匀、致密，同时涂层间分界清晰。PyC的层状结构即改善了纤维的表面状态，又为裂纹在涂层中的扩展提供了途径；SiC涂层的抗氧化性能则起到了保护纤维的作用。采用浸渍碳化（Infiltration Carbonization, IC）工艺和CVI工艺制备了RC基和PyC基中间体。研究发现利用间苯二酚和甲醛合成的酚醛树脂溶液具有粘度低（25mPa S）、渗透效果好和浸渍/碳化效率高等优点。同时发现PyC较致密，其结构为典型短程有序、长程无序的乱层结构；而RC较疏松，其结构为明显的无序结构。其次，对反应浸渗工艺进行热力学和动力学分析，结果表明：利用该工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料是可行的；同时发现影响反应浸渗效果的主要因素包括硅及硅合金的物理性能（硅蒸气浓度及传质系数、硅合金的粘度、密度和表面张力）、硅合金与碳基中间体的润湿性、以及碳基中间体的孔径尺寸。提高硅蒸气浓度及传质系数、降低硅合金粘度和密度、增强其与中间体的润湿性均有利于增加反应速率、提高反应浸渗效果。最终利用反应浸渗工艺制备了连续纤维增强SiC基复合材料，研究表明：在碳基中间体的密度和孔隙率接近临界密度和孔隙率的条件下，反应浸渗工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料的性能最好。其中在1650℃、保温1h的条件下，SiCf/PyC、SiCf/RC和SiCf/PyC+RC经反应浸渗硅工艺制备的SiCf/SiC复合材料的最高弯曲强度和断裂韧性分别为301.2MPa和17.6MPa m1/2，144MPa和4.53MPa m1/2，342MPa和10.2MPa m1/2；在1550℃、保温0.5h的条件下，经反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金工艺制备SiCf/SiC复合材料的最高弯曲强度和断裂韧性分别为307.1MPa和17.8MPa m1/2，294MPa和18.3MPa m1/2，292.0MPa和18.1MPa m1/2。当保温时间延长至60min，反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的SiCf/SiC复合材料的密度增大，孔隙率和残余硅含量均减小，弯曲强度和断裂韧性分别下降至188.9MPa和9.2MPa m1/2，178.9MPa和8.8MPa m1/2，184.1MPa和7.0MPa m1/2，其原因是延长保温时间加剧了SiC纤维的高温分解，降低了其性能，从而使SiCf/SiC复合材料的力学性能下降。在浸渗温度为1450℃时，保温0.5h的条件下，反应浸渗Si-Ti合金制备的SiCf/SiC复合材料中生成TiC相；反应浸渗Si-Zr和Si-Zr-B合金，当温度高于1600℃时，SiCf/SiC复合材料中出现ZrC相。随着温度的升高，反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的SiCf/SiC复合材料中SiC、TiC和ZrC含量逐渐升高，力学性能先升高后降低。当浸渗温度为1650℃时，SiCf/SiC复合材料的力学性能最差，其弯曲强度和断裂韧性分别为61.6MPa和2.8MPa m1/2，38.1MPa和1.6MPa m1/2，38.6MPa和1.8MPa m1/2。这主要是由于反应放热造成了对SiC纤维的高温损伤，导致其性能下降。石墨化处理使反应浸渗工艺制备Cf/SiC复合材料的性能得到了大幅提高。其中经反应浸渗硅工艺制备Cf/SiC复合材料的孔隙率从1.8%降低到0.7%，弯曲强度从170.7MPa提高到250MPa，断裂韧性从10.8MPa m1/2提高到13.3MPa m1/2；且反应浸渗Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的Cf/SiC复合材料的孔隙率分别从6.8%、7.2%和7.0%降低到1.6%、1.8%和1.4%，弯曲强度分别从195MPa、185MPa和190.1MPa提高到294MPa、252MPa和250.4MPa，而断裂韧性则稍有下降，分别从24.5MPa m1/2、22.6MPa m1/2和18.8MPa m1/2下降到20.1MPa m1/2、19.2MPa m1/2和17.7MPa m1/2。对碳纤维增强碳基中间体石墨化处理后，在1550℃、保温0.5h的条件下，反应浸渗Si-Zr和Si-Zr-B合金制备的Cf/SiC复合材料中反应生成了ZrC相。结果表明石墨化处理不仅提高了碳基中间体的孔隙率，增加了孔比表面积，从而提高了复合材料的致密度；同时提高了碳的结构有序性，增加了Si-C、Ti-C和Zr-C反应的反应活性，生成更多的SiC、TiC和ZrC。利用SEM、TEM、HRTEM、EDX和SAED研究了反应浸渗工艺制备连续纤维增强SiC基复合材料的微观形貌、晶体结构和界面区域成分组成。结果表明：在1550℃浸渗温度下，SiC纤维中只有中间部分晶化，且纤维边缘有一层游离碳；PyC涂层则保持完好，呈现出短程有序结构；SiC涂层则与反应生成的基体结合在一起，且结晶程度较高；同时基体中主要由不同尺寸的大晶粒和纳米晶组成，因此经过1550℃反应浸渗硅合金获得的SiCf/SiC复合材料性能较好。在1650℃浸渗温度下，SiC纤维完全分解且晶化为纳米晶，且纤维边缘的游离碳和PyC涂层均被晶化为以SiC相为主的晶相；同时SiC涂层已完全与基体结合在一起，基体中的晶粒尺寸变大，因此1650℃反应浸渗硅合金获得的SiCf/SiC复合材料性能最差。反应浸渗工艺的反应过程主要分为四步：首先固态Si及Si合金熔融生成Si蒸气或Si合金熔液，通过扩散渗入碳基中间体的孔隙；然后Si蒸气和Si合金熔液与基体碳接触并反应，生成连续致密的SiC层，直至将Si蒸气或Si合金熔液与基体碳分开；后续SiC、TiC和ZrC的生成主要通过Si、Ti、Zr和C元素在SiC层的扩散实现；最后随着SiC、TiC和ZrC的生长，碳基中间体中的孔隙尺寸不断减小，Si蒸气或Si合金熔液逐渐凝聚并填充碳基中间体中的剩余孔隙。其中Si蒸气或Si合金熔液与碳接触反应生成SiC的时间相对短暂，Si、Ti、Zr和C元素在SiC层的扩散控制着后续SiC、TiC和ZrC的生成。提高反应温度有助于提高这些反应元素的扩散速率，且同时降低Si-Ti、Si-Zr和Si-Zr-B合金中Si-Ti、Si-Zr的结合力，从而提高Si-C、Ti-C和Zr-C的反应程度，获得更多的SiC、TiC和ZrC。