轻质隔热材料具有优异的保温、隔热、防火和力学性能,在航天、军工、冶金、铸造等行业获得广泛应用,但现有的工艺技术难以实现轻质、高强、低导热等技术目标协同。本文利用微热压增材成形制造技术快速制备了新型石墨/碳化硅复合隔热材料,研究了不同材料配方组成对其抗压强度和导热性能影响,研究了闭气孔形成条件和机理及其对导热、力学性能影响,将其成功地用于铸钢件浇铸实验,证明其替代水玻璃砂衬的可行性。研究了成形密度、热固性酚醛树脂、高纯硅粉和可膨胀石墨等加入量对其抗压强度和导热性能影响及其低导热、高抗压协同内在机理。研究结果表明,提高成形密度和增加热固性酚醛树脂、高纯硅粉的加入量对石墨/碳化硅复合隔热材料的力学、热学性能产生正向影响,这是因为减小了内部孔隙、且残留的树脂炭与高纯硅粉发生原位烧结反应生成了碳化硅三维网络结构,填充在石墨片间,起到增强作用。在较多热固性酚醛树脂加入量（30wt%）及一定的成形密度（＞1.0g/cm~3）下,适当提高可膨胀石墨加入量,有助于形成更多的闭气孔,使得复合隔热材料的导热系数大幅度下降而力学性能有所提升,从而实现低导热高强度的协同;而闭气孔产生的主要原因是可膨胀石墨SO4-受热分解,释放出大量的气体,在基体内部产生许多微小的孔洞,同时碳化时树脂炭微晶转变过程伴随着2%的体积收缩,致使部分开气孔闭合,而更多的闭气孔形成。结合Maxwell-Eucken models和有效介质理论（EMT equation）等多孔材料导热理论模型,对比研究了闭气孔率（气孔率）对该复合隔热材料导热性能影响,研究结果表明,闭气孔率（气孔率）对该复合隔热材料导热系数产生负向影响,这是因为闭气孔数量的增加减少了物料间的接触点,降低了固相热传导,抑制了热对流,导致导热系数下降。基于Griffith理论初步建立了新型石墨/碳化硅复合隔热材料的力学模型,并应用于预测复合隔热材料抗压强度。研究结果表明,该模型能够较为准确的描述气孔率对抗压强度影响,预测抗压强度值与实测值误差不超过10%。利用微热压增材制造成形工艺快速制备了石墨/碳化硅复合隔热铸型,将其应用于火车轮铸造行业,进行浇铸实验,成功地替代水玻璃型砂,消除了污染源,减轻环保压力。