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C/C复合材料是一种以碳纤维（carbon fiber,CF）作为增强相的全碳非均相材料,具有密度低、摩擦性能好、导热导电性高、高温性能好、抗热冲击、抗疲劳等优异性能。在航空航天构件的应用中,C/C复合材料与难熔金属Nb的可靠稳定连接有重要意义。钎焊方法由于易于装配以及焊后变形小等优势广泛应用于异种材料的连接,但钎料对C/C复合材料难润湿、界面结合强度差、接头残余应力大等问题严重影响接头质量。本文通过表面生长碳纳米管（carbon nanotubes,CNTs）的方法,提高了钎料在C/C复合材料表面的润湿性和界面结合强度,并对界面组织和接头的力学性能进行分析。在此基础上,设计制备了碳纳米管薄膜（carbon nanotubes film,CNTf）中间层进行辅助钎焊,调控界面组织,对钎焊接头的残余应力进行缓解,进一步优化接头性能,最终实现了C/C复合材料与金属Nb的可靠连接。采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）方法在C/C复合材料表面生长CNTs。对比分析了Fe催化剂制备方法对CNTs生长的影响,采用蒸发镀膜法制备催化剂生长的CNTs密度较高且分布均匀,最佳蒸镀时间为5 s,此时Fe膜厚度约10 nm,CNTs以底端模式生长且含有较多的缺陷。分析了Fe催化剂在碳材料表面的演变过程分为非晶态沉积膜、结晶态纳米颗粒、活性状态实现CNTs生长、失活形成Fe3C颗粒四个阶段,明确了Fe沉积膜转变为催化剂颗粒以及催化剂颗粒向碳基底刻蚀反应的过程分别主要发生于加热阶段和保温阶段,实现CNTs生长的关键因素为催化剂形成分布均匀的纳米颗粒且不完全刻蚀进入基底内部。对PECVD工艺参数进行优化,CNTs生长的最佳参数为:生长温度800℃,压强800 Pa,气流量比H2:CH4=10 sccm:40 sccm。根据以上工艺在C/C复合材料表面生长CNTs（CNTs-C/C复合材料）,采用Ti27-Cu73钎料连接CNTs-C/C复合材料与Nb,探究了工艺参数对接头界面和力学性能的影响,提高钎焊温度或延长保温时间,界面反应层厚度缓慢增加,（Ti,Nb）C颗粒相弥散分布区变宽。当钎焊温度过高或保温时间过长时,界面反应层过厚并出现向钎缝溶解脱附的现象。当钎焊温度为950℃保温10 min时,接头室温和600℃高温抗剪强度最高,分别达到37 MPa和77 MPa,相比直接钎焊提升32%和83%,断裂位置为CNTs-C/C复合材料侧近界面处。为进一步提高接头性能,设计制备了CNTf中间层辅助钎焊CNTs-C/C复合材料与Nb。接头界面中脆性的Ti Cu相消失,金属间化合物区转变为CNTf中间层区。过高的钎焊温度或过久的保温时间均会导致CNTf中间层结构的破坏,界面中形成团聚的（Ti,Nb）C相,并有块状的Ti Cu相析出。最佳工艺参数下接头室温和600℃高温抗剪强度分别达到75 MPa和129 MPa,相比未添加时分别提升103%和68%,断裂位置为CNTs-C/C复合材料侧近界面处。添加双层CNTf中间层辅助钎焊,接头界面反应产物与组织结构变化不大,钎缝整体宽度增加并形成两个CNTf中间层区,两者之间为（Ti,Nb）C颗粒相弥散分布区,接头抗剪强度相比单层时并无明显变化。探究CNTs增强钎焊接头的机理,Ti-Cu钎料在CNTs表面良好润湿的关键因素为Ti原子优先在管壁缺陷处反应形成Ti C晶核。在CNTs-C/C复合材料表面,钎料与CNTs在润湿前沿位置反应形成前驱渗入区,提高了钎料的填缝铺展能力和界面接触面积。此外,钎焊接头中CNTs-C/C复合材料与反应层之间形成少量Ti Cu4相,有助于缓解界面应力,提高界面结合强度。在钎焊接头中添加CNTf中间层后计算分析CNTf中间层区的物理性能,其中纳米颗粒相的弹性模量、初始屈服强度和热膨胀系数相比Ti Cu相均明显下降,钎缝的热膨胀系数从14.15×10-6/℃下降到12.36×10-6/℃。以能量原理为基础,对钎焊接头中C/C复合材料的弹性应变能进行计算,CNTf的存在使钎缝中的局部应变略微降低,应力分布均匀性得到改善,C/C复合材料所承受的弹性应变能从5.41 m J降低到4.33 m J,表明C/C复合材料侧的残余应力得到了有效缓解。综合以上因素,钎焊接头的抗剪强度得到提高。最后,针对钎料在Si O2f/Si O2复合材料（quartz fiber reinforced composite,QFSC）表面润湿性差的问题,将表面生长CNTs的方法在Ag Cu Ti/QFSC体系中拓展应用,生长CNTs后Ag Cu Ti钎料的润湿性和铺展填缝能力显著提高,在870℃保温10 min的工艺参数下,钎料润湿角降低68%,钎焊接头抗剪强度从不足5 MPa提高至17 MPa。