本文以超细SiC/TiH₂/C粉末为原料,热等静压原位合成制备高SiC含量细晶SiC-Ti₃SiC₂复合材料,采用XRD、SEM、TEM和第一性原理模拟计算等方法探索复合材料的原位合成反应机理及材料组织结构与性能的关系,主要结论如下:在1600℃-100MPa-2h热等静压工艺条件下,β-SiC/TiH₂/C为原料的原位合成反应所得材料以β-SiC和TiC为主晶相,目标相Ti₃SiC₂的含量极微;α-SiC/TiH₂/C原料体系则成功合成预期的SiC-Ti₃SiC₂复合材料。研究表明原料SiC的晶型对SiC/Ti/C原料的原位合成反应及复合材料的物相成分具有重要影响。SiC-TiC界面的第一性原理界面能计算结果显示:β-SiC-TiC密排和非密排界面体系的界面能平均值分别为3.81J/m2和4.37J/m2;α-SiC-TiC体系分别为4.03J/m2和6.32J/m2,β-SiC-TiC体系的界面能整体要低于α-SiC-TiC体系。β-SiC与TiC具有类似的晶体结构及相近的晶胞参数,二者界面能较低,有利于在β-SiC表面生成TiC新相,导致Ti₃SiC₂原位合成反应受到抑制。TEM高分辨结果证实β-SiC-TiC界面形成共格匹配,与CASTEP界面模拟的实验结论吻合。以α-SiC/TiH₂/C为原料,采用热等静压工艺在1600℃-100MPa-4h工艺条件下制备出46vol.%SiC-Ti₃SiC₂、58vol.%SiC-Ti₃SiC₂和65vol.%SiC-Ti₃SiC₂系列样品,XRD和金相分析显示所有样品中均以α-SiC和Ti₃SiC₂为主晶相,三个样品致密度分别达到了99.3%、98.5%和97.3%,较为致密。金相和SEM分析显示样品组织均匀分散。力学性能测试结果显示样品在保留了 SiC高硬度的同时较大幅度提升了材料的断裂韧性,46vol.%SiC-Ti₃SiC₂样品的硬度和断裂韧性分别达到了 17.8GPa和6.2 MPa·m1/2。随着复合材料中SiC含量的增加,材料的硬度增加,三点弯曲强度和断裂韧性下降。SEM断口显微分析显示,SiC-Ti₃SiC₂复合材料通过裂纹偏转、分散和桥联等作用消耗裂纹能量,减少裂纹扩展行程,提高材料抗损伤容限,材料韧性得到提高。