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高温易氧化是制约碳/碳（C/C）复合材料作为高温结构材料使用的最大瓶颈,抗氧化涂层技术是解决该难题的有效手段。Si C陶瓷涂层是目前最常用、研究最深入的抗氧化涂层体系。鉴于添加剂的种类和含量对Si C陶瓷涂层的氧化行为有较大影响,需要对其展开系统研究,以充分发挥Si C基陶瓷涂层的潜能。本文以提高C/C复合材料表面Si C基陶瓷涂层抗氧化性能为目的,采用实验和第一性原理计算相结合的方法,系统研究了不同添加剂（Al2O3、Zr B2和Si C纳米线/热解碳（Si Cnw/Py C））对Si C基陶瓷涂层微观结构和氧化行为的影响。主要研究内容与结果如下:采用包埋熔渗技术在C/C复合材料表面制备了不同Al2O3含量的Si C-Al2O3陶瓷涂层,并结合热压烧结技术和第一性原理方法,研究了Al2O3对涂层微观结构和氧化行为的影响。结果表明,原材料中Al2O3含量为5 wt.%以上时,制备涂层过程中,液态Al2O3的流动填充了Si C颗粒之间的空隙区域,使涂层变得致密。但Al2O3的引入对Si C陶瓷的抗氧化性能产生负面影响。少量Al原子引入会替代Si O2结构中的Si原子,形成Al-O键。当CO分子到达Al-O键附近后,会与O原子反应,并释放CO2分子,在结构中形成氧空位,导致氧渗透性增加。随着O2或下一个CO分子到达该空位附近,则会形成新的Si O2网络结构,降低氧的渗透率,保护内部材料。大量的Al原子掺杂进入Si O2晶格后,会导致其体积膨胀;同时,Al原子的掺入也会引起部分Si-O环断裂。氧化副产物CO分子扩散到Al-O键附近后,会掺入到Si-O环中,进一步膨胀Si O2晶格,增加氧的渗透性,无法有效保护内部材料。采用化学气相沉积（CVD）法制备了3C-Si C纳米线和Si Cnw/Py C结构,研究了其在不同温度（1800-2100°C）热处理后的微观结构。结果表明,3C-Si C纳米线在1800°C处理后发生了粗化现象。随着热处理温度的升高,Si C纳米线变为六棱柱状,并且在其表面形成了新的α-Si C晶核。随着新的晶核生长,3C-Si C纳米线逐渐转变为片状的α-Si C晶体。而直径为3μm的Si Cnw/Py C在1800-2100°C热处理后仍可观察到稳定的纤维状结构。去除Si C纳米线表面的Py C层后发现该纳米线仍具有立方结构。这是因为在Py C层的制备过程中,Py C在3C-Si C纳米线表面成核并生长,导致3C-Si C纳米线的表面状态发生改变;足够厚的Py C在热处理过程中可以有效防止Si C纳米线层错处的原子滑移。采用第一性原理计算的方法,研究了不同温度下O2分子在6H-Si C（0001）、Zr封端-Zr B2（0001）（Zr-Zr B2（0001））和B封端-Zr B2（0001）（B-Zr B2（0001））表面的吸附行为。1500°C时氧覆盖率较低,O2分子吸附在3×3超晶胞表面时,由于O2分子的运动空间足够大,不会相互干扰,沿各方向的O2分子吸附在6H-Si C（0001）表面各位点的吸附能相同,只获得1种吸附结构,且O2分子在吸附过程中发生解离。O2分子吸附在Zr-Zr B2（0001）表面后也发生解离,但沿垂直方向和水平方向的O2分子由于吸附过程不同而产生2种吸附构型。O2分子吸附在B-Zr B2（0001）表面各位点时,获得多种吸附构型,只有部分O2分子发生解离,且达到稳定吸附状态。800°C时氧覆盖率增加,O2分子吸附在2×2超晶胞表面时,由于O2分子的吸附运动空间减小,导致其在6H-Si C（0001）、Zr-Zr B2（0001）和B-Zr B2（0001）表面各位点吸附后,与表面原子的结合状态不同,获得多种不同的吸附结构。通过计算沿垂直方向的O2分子吸附的能垒可知,当O2分子吸附在6H-Si C（0001）、Zr-Zr B2（0001）和B-Zr B2（0001）表面时,6H-Si C（0001）表面最早开始氧化,其次是Zr-Zr B2（0001）表面,最后是B-Zr B2（0001）表面。但由于B-和Zr-Zr B2（0001）同属于Zr B2（0001）,所以Zr B2（0001）的总体氧化能垒高于6H-Si C（0001）,即Si C-Zr B2复相陶瓷氧化时,先形成Si O2,再生成B2O3。采用CVD法将Si Cnw/Py C结构引入到Si C-Zr B2涂层中,对涂层的微观结构以及抗氧化和抗热震性能进行研究。结果表明,引入Si Cnw/Py C结构后,制备的Si C-Zr B2涂层比引入Si C纳米线的更致密。这是因为在制备Py C的过程中,气态含碳气体渗入到Si C纳米线层,将距离较近的多根Si C纳米线包裹,封填了Si C纳米线多孔层中较小的孔隙,使得制备的Si Cnw/Py C增韧Si C-Zr B2涂层致密度增加。此外,在包埋熔渗过程中,原料中的Si包围Py C并与之反应生成致密的Si C层,且与Si C-Zr B2涂层之间具有良好的界面结合。经25次“室温?1500°C”热循环后,Si C纳米线增韧的涂层试样质量损失达到4.92%;而经40次“室温?1500°C”热循环后,Si Cnw/Py C增韧的涂层试样质量损失仅有0.30%。为探明Zr对Si O2的影响机理,采用冷压烧结的方法制备不同Zr O2含量的Si O2玻璃,并结合第一性原理计算的方法研究Zr O2对Si O2玻璃挥发性能的影响。结果表明,随着Zr的引入,Si O2的挥发量减少。这是因为Zr Si O4（001）结构表面的Zr原子更倾向于扩散到Si O2晶格中并占据其间隙区域或替代Si原子,且Zr原子掺杂可以增加Si O2界面结合能,这有助于提高Si O2玻璃的高温稳定性。