碳化硅纤维增强SiC陶瓷基复合材料（SiC_f/SiC ceramic composites）具有低密度、高强度、耐高温、应力作用下非脆性断裂失效等优异性能,是新一代高性能航空发动机热端部件的重要候选材料。然而,在航空发动机燃气环境中,SiC陶瓷基体会与水蒸气及氧气反应生成挥发性的Si（OH）₄,在气流的快速冲刷下会导致SiC_f/SiC复合材料的严重退化甚至是失效。为解决该问题,目前普遍采用在复合材料表面施加环境障碍涂层（EBCs）的办法,将基体与水氧环境隔绝开来,从而避免基体的退化。但是EBCs与基体之间热膨胀系数的不匹配,导致其在长时间的服役过程中存在开裂甚至剥落的风险,最终造成复合材料的失效,这严重影响到了航空发动机的安全服役性。针对上述问题,本课题提出采用Y₂O₃对复合材料的SiC基体进行改性,并结合化学气相渗透法、前驱体浸渍裂解法等SiC基体的制备工艺,调控稀土化合物在基体内的存在形式及分布结构。在高温水氧环境下基体中原位反应,生成低挥发速率的稀土硅酸盐,减少基体的退化程度并阻碍氧化性气氛的渗透,进而提升复合材料的本征抗水氧性能。采用Y（NO₃）₃·6H₂O/乙醇溶液浸渍热解法向纤维预制体中引入Y₂O₃,再采用化学气相渗透法制备SiC基体,沉积过程中Y₂O₃转化为z-Y₂Si₂O₇并在基体中形成层状结构,制得SiC_f/SiC-Y₂Si₂O₇复合材料。研究表明,Y₂O₃的引入会阻塞部分孔隙并阻碍CVI过程中反应气体的扩散,导致材料的气孔率上升,力学性能下降。在1400℃的水氧环境下,Y₂Si₂O₇的晶型转变为γ型,SiC氧化生成Si（OH）₄并挥发的过程会促进γ-Y₂Si₂O₇在低粘度的SiO₂熔体中的重新排布,最终在氧化表层形成弥散状的γ-Y₂Si₂O₇抗氧化层,并阻碍氧化性气氛的渗透。氧化80小时后,单层和多层z-Y₂Si₂O₇改性的SiC_f/SiC复合材料强度保留率分别达到60.38%和71.93%,而没有改性的SiC_f/SiC复合材料强度保留率仅为50.11%。采用前驱体浸渍热解法向纤维预制体中引入Y₂O₃和碳,再采用反应熔渗法制备SiC基体,在高温真空的熔渗环境中,部分Y₂O₃会与Si熔体反应生成YSi₂,并在纤维束周围形成弥散状结构,制得SiC_f/SiC-Y₂O₃-YSi₂复合材料。由于预制体中引入的Y₂O₃只能附着在纤维束周围较近的区域,因此最终的基体中YSi₂和Y₂O₃只能在靠近纤维束的区域形成弥散状结构,在远离纤维束的区域基体被Si填充。大量残余Si的存在以及熔渗中国科学院上海硅酸盐研究所硕士学位论文I过程中SiC纤维受到的热损伤,导致复合材料的弯曲强度较低。采用前驱体浸渍裂解法,循环浸渍裂解PCS/汽油和Y（NO₃）₃·6H₂O/乙醇溶液,分别在基体中引入SiC和Y₂O₃。裂解后Y₂O₃在基体中形成弥散状结构,制得SiC_f/SiC-Y₂O₃复合材料。研究表明,Y₂O₃的引入不会阻碍PCS/汽油溶液的浸渍过程,对复合材料的力学性能造成的影响较小。在1400℃水氧环境下,基体中的Y₂O₃会与SiC氧化生成的SiO₂反应生成?-Y₂Si₂O₇,从而抑制了基体在水蒸气环境中的挥发。同时,氧化层中析出的方石英含量减少,冷却后氧化层中裂纹数量减少,结构致密,避免材料内部被进一步氧化。氧化75小时后,引入Y₂O₃质量分数为17%和30%的复合材料强度保留率分别为53.05%和61.26%,而未引入Y₂O₃的SiC_f/SiC复合材料强度保留率仅为43.73%。本研究表明,将稀土化合物引入到SiC陶瓷基体中,可以提高复合材料的本征抗水氧性能,从而提升SiC陶瓷基复合材料在极端环境下的安全服役水平。