3DC/C复合材料作为一种新型的结构、功能材料,被广泛用于航空、航天以及其它战略地位很高的领域。由于国外技术封锁,加之高密度3DC/C复合材料CVI工艺制备难度大,目前国内对于CVI工艺制备高热解炭含量3DC/C复合材料工艺研究方面仍缺乏系统认识。本文在仔细剖析3DC/C复合材料研究现状和制备难点基础上,提出分段CVI优化工艺,探讨了高密度三维编织体“工艺一结构一性能”的关系,并探索了一条快速制备大尺寸3DC/C复合材料的有效途径。　　 (1)提出多阶段致密化方法,解决了高密度3D炭纤维预制体CVI工艺增密的难题,并对3D C/C复合材料致密化机理进行了初步探讨。初始密度为0.94g/cm3的高密度预制体经250h多阶段CVI工艺,沉积密度可达1.82g/cm3。　　 (2)开发了大尺寸高纤维含量块体C/C复合材料快速制备技术。通过正交实验和回归设计,建立了压差ICVI工艺参数快速优化体系。选择密度和开孔率作为等温压差CVI工艺制备C/C复合材料质量的判定标准,获得了密度和开孔率的预测方程。沉积温度990℃、碳源气体浓度33％、总体积流量为4.5 L·min-1时可以获得较高的综合性能。制备的大尺寸块体材料各个区域的密度相差仅为0.03 g/cm3,热解炭结构较均匀。　　 (3)研究了热处理工艺对3D C/C复合材料力学性能及断裂特征的影响。致密化工艺中经过2次温度在2100℃的热处理,高纤维含量的3D C/C复合材料的断裂韧性较高,抗弯强度达到196.69 Mpa,断裂方式为假塑性断裂,断口形貌为明显的纤维/基体分区断裂。　　 (4)研究了高纤维含量三维编织C/C复合材料石墨化度和导热性能。石墨化度随C/C复合材料密度的升高而升高。密度为1.6g/cm3的针刺毡C/C复合材料和3D C/C复合材料热扩散率分别为0.04cm2·s-1,0.85 cm2·s-1。