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碳化硅(SiC)陶瓷具有良好的室温和高温力学性能、抗腐蚀、抗中子辐照以及低中子吸收截面等优异的性能,但是其高脆性、低韧性导致加工性能较差。通过引入连接技术,实现了各种复杂形状的SiC陶瓷部件的制备,推动其广泛应用于航空航天、海洋工程和核能等领域。然而,SiC陶瓷连接仍然存在连接工艺苛刻(高温、高压)、接头性能无法满足极端服役环境需求(尤其是核能领域)等问题。针对上述问题,本论文基于纳米浸渍瞬时液相(nano-infiltration and transient eutectic-phase,NITE)、Ti金属和Al基钎料为连接层,开展了 SiC陶瓷的低温、低压连接与性能研究。具体研究内容和结果如下:(1)以NTIE相为连接层的SiC陶瓷具有优异的连接强度,但是连接工艺存在高温(≥1800℃)、高压(≥10 MPa)等问题。通过引入新型烧结助剂并结合连接层厚度的调控,开展了 SiC陶瓷的低温NITE工艺连接研究。首先探讨了 SiC-Al2O3-Ho2O3作为连接材料时,连接工艺对SiC陶瓷接头的显微结构和连接强度以及界面结合力的影响。研究结果表明,在放电等离子烧结(SPS)条件下,以SiC-Al2O3-Ho203作为连接材料在1700℃连接时,其接头的室温剪切强度达到157.8 MPa,降温到1500℃连接时,其接头室温剪切强度只有53.9 MPa,且接头的界面结合力减弱。在此基础上,以SiC-Al2O3-CeO2作为连接材料,结合连接层厚度的调控,对SiC陶瓷的连接工艺进一步优化。研究结果表明,在1700℃连接后SiC接头的室温剪切强度达到163.9 MPa,降温至1500℃连接时其SiC接头的室温剪切强度降低至57.4 MPa。然而,通过将中间连接层厚度降低一半,在1500℃连接后SiC接头室温连接强度提高了一倍,达到113.2 MPa且接头界面结合力显著增强。(2)通过上述研究,虽然将SiC陶瓷连接温度从1700℃降低到1500℃,但是连接温度仍然较高,并且需要较高的连接压力。为了降低连接温度和压力,引入Ti作为连接层,开展SiC陶瓷低温、低压连接研究。首先,探讨了连接压力和连接气氛对Ti箔固相扩散连接SiC接头的相组成、微观结构和连接强度的影响,并对其残余应力进行有限元模拟分析。研究结果表明,相比于真空环境,在Ar气氛下更有利于SiC陶瓷的连接,在30 MPa连接压力下剪切强度达到109.3±4.5 MPa;Ar气氛促进YAG相的生成的同时抑制Ti5Si3脆性相的产生,连接后SiC接头中元素分布更均匀,并有助于减小SiC接头残余应力。在此基础上,采用反应活性更强的金属Ti粉作为连接材料,开展了在低温(1200℃～1300℃)、无压条件下金属Ti粉的固相扩散连接SiC陶瓷的研究。探讨了连接工艺对SiC接头的相组成、微观结构和连接强度的影响,并分析其残余应力。研究结果表明,采用金属Ti粉作为连接材料,其高反应活性以及多孔结构促进扩散反应,可实现SiC陶瓷的低温(1200℃)、无压连接;相比于提高连接温度,适当延长保温时间更有利于界面反应的调控和剪切强度提升,在1200℃延长保温至30 min时SiC接头的剪切强度为41±4 MPa,残余应力为200.0 MPa,连接后中间层产物为Ti5Si3和TiC。(3)基于上述金属Ti连接研究,已实现了 SiC陶在1200℃、无压条件下的连接,但是连接强度较低,而且针对核用SiC陶瓷,连接温度仍然较高。为了提升连接强度,进一步降低连接温度,以Al基钎料为连接层,开展了 SiC陶瓷的低温、低压、高强度连接,并对其抗水热腐蚀性能以及接头残余应力进行分析。首先,开展了 Al-Si钎焊连接SiC陶瓷研究,在高真空连接条件下,探究Si含量对SiC接头物相组成、微观结构和性能的影响。研究结果表明,采用Al-Si钎焊在低温(1200℃)、无压条件下,通过对中间层Si粉含量的调控可实现SiC接头结构和性能的优化,当Si粉含量为30 wt%时,SiC接头性能最佳,室温剪切强度达到105.2±21.0 MPa,残余应力为369.4 MPa;1200℃的高温剪切强度为33.8±1.7 MPa,SiC接头水热腐蚀后呈增重变化,经720 h的水热腐蚀后,Al-Si钎焊连接接头发生开裂,腐蚀后中间层的产物为纤维状的SiO2和异常长大的Al2O3晶粒。在此基础上,开展了 Al空气钎焊工艺连接研究,以金属Al为连接材料,通过对中间连接层厚度、连接工艺和热处理工艺进行调控,实现了更低连接温度(900℃)和短时间热处理(10 h)下CVD-SiC陶瓷的高强连接,并对其进行残余应力分析。研究结果表明,采用双层Al箔在1200℃连接后的SiC接头在1000℃温度下进行长时间热处理,有助于中间层组分由Al单质向Al2O3转化,但是热处理时间达到100 h时开始产生Al4C3脆性相。通过将Al箔连接层厚度降至单层,可降低连接温度至900℃,同时将1000℃热处理时间减少至10 h,实现中间层A1单质向Al2O3的完全转化,其室温剪切强度达到117.0±18.7 MPa,残余应力为244.5 MPa,1200℃的高温剪切强度为13.7±1.6 MPa,SiC接头水热腐蚀720h后发生开裂。