Cf/Si C复合材料具有轻质高强、高温力学性能优异、耐热冲击等特点,在航空航天等领域应用广泛。Cf/Si C复合材料的加工难度高,因此需要将其与金属连接制成异质构件来满足实际应用要求。本文针对新一代“快舟”系列2000N姿控发动机的复合材料喷管连接需求,力求实现大尺寸Cf/Si C复合材料与Nb的高质量连接。然而,接头尺寸增大后界面结构问题、应力问题以及质量控制问题都变得更加突出。基于此,为了满足大尺寸复合材料与Nb接头高强度连接及高温服役的要求,本文通过线切割工艺在Cf/Si C复合材料表面构建宏观凹槽结构,结合热腐蚀处理制备的微观表面结构与Mo纳米颗粒修饰工艺,优化了接头的界面结构并增加了接头连接面积。在此基础之上,通过复合碳布中间层辅助低膨胀复合高温钎料,进一步降低接头残余应力,并同时提高接头的高温力学性能,最终实现大尺寸Cf/Si C复合材料与Nb的可靠连接。首先通过线切割工艺对Cf/Si C复合材料在宏观尺度上进行图案化表面结构制备,形成钎料钉扎结构,增大连接面积,同时优化界面结构来改善断裂路径。研究了凹槽结构参数等因素对接头抗剪强度与断口形貌的影响,发现裂纹扩展进入凹槽结构阻碍了反应层连续开裂,大幅提高了连接强度。当凹槽深宽比大于2/3时可改善断裂情况,凹槽占比为60%时可保证均匀承载。通过制成钝角凹槽将提供互锁强化,减轻扭转的不利影响。基于此,以分枝增强凹槽可增强互锁强化作用,通过分枝强化的凹槽结构将提高接头的抗剪强度至144MPa。为进一步改善Cf/Si C复合材料连接界面结构并缓解界面的高残余应力,采用热腐蚀工艺对复合材料进行微观表面改性,热腐蚀处理结合原电池效应可以选择性地消除Si C基体而且不刻蚀碳纤维,进而与钎料形成碳纤维增强过渡区域,来取代平面结构反应层,改善了接头的断裂路径。通过调控腐蚀参数可以较为准确地调控腐蚀深度。纤维增强过渡区域缩小了Cf/Si C复合材料与钎料的线膨胀系数差异,充分缓解了接头中的残余应力。在两种强化机制的共同作用下,在纤维增强过渡区宽度为100μm时,接头抗剪强度可达到152MPa。完成表面结构优化后,需要进一步缓解钎焊接头中纤维增强过渡区域与焊缝区域的残余应力。采用Mo纳米颗粒修饰碳纤维方法可以同时完成对两个区域的调控。研究了沉积与还原工艺,可以实现Mo纳米颗粒修饰碳纤维中Mo含量的控制。当对纤维增强过渡区域进行调控时,Mo纳米颗粒围绕碳纤维均匀分布,可以缩小碳纤维与钎料的线膨胀系数差异,缓解了碳纤维的高残余应力状态。并且Mo纳米颗粒可以改善断裂路径,对接头的强化作用接近1倍。当对焊缝区域进行改善时,采用Mo纳米颗粒修饰碳布辅助钎焊的方式,可以充分降低焊缝线膨胀系数,有效缓解残余应力,接头抗剪强度可提升75%。为满足接头的高温服役性能,设计并制备了Ti-Fe-Nb高温钎料来改善接头的高温连接强度,为了应对钎焊温度提高所引起的残余应力增大的问题,采用Zr2P2WO12负膨胀颗粒复合钎料来进行缓解。其含量为8vol%时钎料的线膨胀系数接近了Nb的数值,室温与800℃抗剪强度分别提高至157MPa与133MPa。最后综合Cf/Si C复合材料表面结构设计与表面改性方法,采用高温钎料进行钎焊,接头室温与800℃抗剪强度可分别提高至165MPa与147MPa,实现了大尺寸Cf/Si C复合材料与Nb模拟样件的高质量连接。