基于通过掺杂过渡金属元素以及第二相颗粒复合可提高Ti3Si C2抗氧化性能,本文采用真空热压烧结法原位反应制备Ti3Si C2/Al2O3复合材料,通过抗氧化性能测试和第一性原理计算,结合XRD,SEM,EDS分析,研究Ti3Si C2/Al2O3复合材料氧化后物相组成、微观结构以及抗氧化性能和作用机理。同时通过Nb和Ta掺杂Ti3Si C2/Al2O3复合材料,研究Nb和Ta对Ti3Si C2/Al2O3复合材料抗氧化性能提升的机理,使Ti3Si C2/Al2O3复合材料在未来的应用中可以适应更加复杂的高温服役环境。采用真空热压烧结法,在1450℃、30 MPa和保温保压1.5 h下制备Ti3Si C2与Al2O3体积比为4:6的Ti3Si C2/Al2O3,Nb和Ta的掺量分别为0、0.025、0.05 mol.%。首先,样品在800℃、900℃和1000℃空气中进行氧化实验。其中掺杂Ta的样品抗氧化性能最好,表面保留的基体形貌最清晰。Ti3Si C2/Al2O3表面的Si元素含量最少,出现Ti和Al团聚区域,而掺杂Ta和Nb的样品氧化表面都出现Ti和Si元素团聚区域。分析其原因是Ti元素在氧化过程中生成Ti O2会混杂在Al2O3中,而掺杂Ta和Nb后,Ti O2的含量减少,转变为Ti和Si元素团聚。Ti3Si C2/Al2O3氧化层由外层和内层组成,外层由Ti O2和Al2O3组成,内层由Ti O2、Si O2和Al2O3,外层氧化层致密。其次,提升氧化温度至1400℃,氧化时间降低至20 h,研究Al2O3对Ti3Si C2/Al2O3高温抗氧化性能的影响,Al2O3在该温度下与Ti O2反应生成Al2Ti O5,三者混合形成致密氧化层保护基体。对Ti3Si C2/Al2O3中的Ti3Si C2基面即（0001）面进行建模,利用第一性原理计算了不同终端原子的表面能,O在不同位点的吸附能和扩散路径以及Ti的扩散方式和迁移能。结果显示,O在Ti3Si C2（0001）面有三个不同的吸附位点,发现O处于中心位的吸附能最低,且减弱Ti与C之间的相互作用力。O向体相扩散后会稳定存在于Ti-Si四面体的中心位置,从而减弱了Ti-Si之间的作用力。Ti在氧化过程中主要通过Ti空位的迁移,结果显示Ti空位同层迁移的能垒最低,为3.49 e V,因此以同层Ti被固溶原子取代为模型,计算得到Nb固溶后Ti空位迁移能垒是4.26 e V,Ta固溶后Ti空位迁移能垒是4.49e V,Nb和Ta均提高Ti空位迁移能垒,降低Ti空位的迁移能力,从而抑制Ti O2的生成。此外,Nb和Ta的掺杂减少Ti O2中的氧空位浓度从而抑制了Ti O2的生成,达到延缓Ti3Si C2基体氧化的效果。