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C/C-SiC摩擦材料因具有密度低(≤2.40g·cm-3)、耐高温(≥1600℃)、高强度、摩擦系数高且稳定、耐磨损、环境适应性强和使用寿命长等优点而受到广泛关注。本研究以高速高能载制动系统用C/C-SiC摩擦材料为研究背景，采用熔硅浸渗法(LSI)和温压-原位反应法(WCISR)两种不同工艺制备C/C-SiC，系统地研究了C/C-SiC的微观结构、导热性能及导热机制、力学性能及失效机制、氧化性能及氧化机制和摩擦磨损性能及机理，并研制了工程机械和高速列车用制动闸片(瓦)，在1:1惯性试验台进行了应用研究。主要研究内容和结果如下：
(1)以整体毡为预制体，采用LSI制备的C/C-SiC中反应生成的SiC主要分布在网胎层，针刺纤维束附近和无纬布层的纤维束间，以粗大的SiC多面体、纳米SiC颗粒和SiC纳米线三种形貌存在。系统研究了不同形貌SiC的形成过程与机制，并表征了热解炭/SiC等C/C-SiC材料中的主要界面结构。
(2)以短切炭纤维、石墨粉、硅粉、酚醛树脂和粘结剂为原料，采用WCISR制备的C/C-SiC材料中纤维择优排布，SiC以网络状的形式分布在C/C-SiC中，主要有多面体状、圆弧状和不规则形状等多种形貌。揭示了WCISR工艺中Si+C原位反应机理和坯体裂纹形成机制。奠定了高性能C/C-SiC的低成本制备技术基础。
(3)研究了炭纤维预制体结构、基体炭结构、制备工艺和组分含量等对C/C-SiC热扩散率的影响规律。首次研究了WCISR制备的C/C-SiC在室温～1300℃的导热性能及其导热机制。成功研制了高热扩散率的C/C-SiC制备技术，即树脂浸渍/炭化与LSI相结合。
(4)研究了C/C-SiC的力学性能及其影响因素。LSI-C/C-SiC的弯曲破坏过程表现出良好的“假塑性”，破坏过程中发生了裂纹偏转、纤维桥接、裂纹分叉、纤维拨出和界面脱粘现象，压缩破坏表现为剪切破坏形式。WCISR-C/C-SiC的纵向压缩纵向压缩表现为韧性断裂，以对角剪切破坏方式为主；横向压缩表现为脆性断裂，以多层复合剪切破坏的方式为主。
(5)研究了时间、温度和成分对C/C-SiC氧化失重率的影响，揭示了C/C-SiC的氧化过程特征及氧化机理，为C/C-SiC摩擦过程的氧化失效研究奠定了基础。
(6)研究了材料成分与微观结构、制动条件和环境因素等对C/C-SiC摩擦材料摩擦磨损性能的影响。C/C-SiC摩擦过程中受水分的影响小，摩擦系数湿态衰减小(≤8％)，回复快。成功研制了具有优异摩擦磨损性能的C/C-SiC摩擦材料(8～24m/s速度下的摩擦系数在0.3～0.6之间可调，磨损量稳定在0.01～0.03cm3/MJ)。
(7)揭示了C/C-SiC在高速、高能载、复杂环境下的摩擦磨损机理。C/C-SiC与对偶件的相互作用是机械的和(或)分子的，其摩擦是犁沟效应和粘着效应共同作用的结果。C/C-SiC的磨损可划分为四个基本类型：磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。
(8)首次将C/C-SiC应用于高速高能载工程机械制动器，其制动力矩大、使用寿命是粉末冶金闸片的6倍以上，解决了粉末冶金制动闸片易熔焊撕裂、寿命短、制动效果差的问题，现已推广应用。初步研制了高速列车用C/C-SiC制动闸瓦闸片，1:1台架试验表明具有良好的摩擦磨损性能，可望应用于我国高速列车。