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高超音速飞行器端头与固体火箭发动机喉衬材料所处的环境温度在2000℃以上,需要防热材料在满足非烧蚀或微烧蚀的基础上,兼具低密度与较高的力学性能。本研究试图开发一种Al-Si-Mo三元耗散剂,以提高耐烧蚀性能并采用C/C复合材料作为基体提高其力学性能。依据耗散防热机理设计了耗散剂的组分,发明了液相浸渍-压力浸渗两步法制备轻质、高强度、耐长时烧蚀的Al25Si-x Mo/(C/C)耗散防热复合材料的方法。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线衍射、X射线荧光光谱等手段研究了耗散防热复合材料的组织与物相;通过三点弯曲试验、压缩试验研究了复合材料的力学性能;测试了复合材料的热膨胀性能与抗热震性能。通过氧乙炔(OA)烧蚀试验对复合材料的烧蚀性能与烧蚀行为进行了研究,探究了Mo元素对复合材料性能的影响。复合材料基体采用了密度为1.73g/cm3的碳毡型C/C复合材料,不同区域的石墨化为度在23.5%~56.8%之间。孔隙率为20.26%,超过90%以上为三维连通孔。采用钼酸铵作为Mo的先驱体,发明了液相浸渍获得稳定的C/C-MoO3预制体制备方法,并通过压力浸渗制备了Al25Si-xMo/(C/C)复合材料。制备的耗散防热复合材料弯曲强度达到243MPa~259MPa,压缩性能达到225.3MPa,相比基体提高近一倍;复合材料的弹性模量最大达37.1GPa,且随Mo元素含量的增加材料的模量有所上升,比基体提高20%以上。制备的复合材料的X-Y面热膨胀系数在(0.3~0.9)×10-6/K之间,Z向热膨胀系数在(3.7~5.7)×10-6/K之间。耗散防热复合材料材料的抗热震试验表明:Al25Si-x Mo/(C/C)复合材料抗热震性能良好,临界温度差在1000℃左右,Mo元素提高了复合材料的抗热震性能。Al25Si-xMo/(C/C)复合材料线烧蚀率低于基体C/C复合材料一个数量级以上,线烧蚀率维持在10-3mm/s数量级,质量烧蚀率随Mo含量的提高而降低;在40s内为烧蚀率快速增加阶段,烧蚀率在2×10-3mm/s;在40s~80s阶段,为稳定烧蚀阶段,烧蚀率为2.3×10-3mm/s;80s后为烧蚀缓慢增加阶段,但Mo的存在降低了其线烧蚀率,复合材料在120s内的线烧蚀率为3.4×10-3mm/s。通过对复合材料表面与体积烧蚀行为的研究发现:Al25Si-x Mo/(C/C)耗散防热复合材料烧蚀中首先发生Al-Si合金的熔化过程,烧蚀开始瞬间吸热并铺展成保护膜,Mo元素以颗粒的形式存在于Al-Si合金中,抑制耗散剂流出速率,提高了保护膜存在时间。而在10s后,表面会生成耐高温的MoSi2,延长对了复合材料的保护时间,提高了烧蚀性能。在80s之后,表面的Al2O3-SiO2薄膜变薄,烧蚀率增加,但MoSi2的存在Al-Si耗散作用结束后,仍起一定的保护作用。