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在保证高强度的基础上,提高陶瓷材料的韧性一直是陶瓷材料研究重点,对Si C结构陶瓷更是如此。引入增强相是一种广泛使用的材料强韧化方式。Si C纳米线（Si CNWs）作为一种具备优异力学性能及大长径比形貌的一维纳米材料,是一种潜在有效的增强相。Si C纳米线的强韧化效果（桥联及拔出）与其取向角和界面结合强度相关,目前研究中Si C纳米线的引入多呈无序排列,且甚少涉及Si CNWs与基体的界面调控。传统的实现Si C纳米线取向排列的方式包括热压法、流延法和挤出成型,但其取向维度、取向角大小及取向均匀性有待改善,且试样制备过程复杂。Direct ink writing（DIW）作为一种挤出成型的增材制造工艺,配备小尺寸喷嘴,在剪切应力作用下Si C纳米线可获得良好的小角度取向且取向均匀。此外,3D打印技术可实现定向Si CNWs网络结构的智能化制造,形成取向择优排布的Si CNWs增强体网络。基于上述背景,本论文采用DIW增材制造技术,提出通过定向排列的Si CNWs实现材料的强韧化,开展了定向Si CNWs/Si C纳米复合材料的制备及性能研究。首先,利用DIW增材制造技术,实现定向Si CNWs网络结构的构建,打印单元中Si CNWs的Lotgering取向因子～0.956,Si CNWs成一维定向排列。采用高温烧结和化学气相渗透（CVI）两种不同的致密化方式,研究了坯体中Si CNWs定向结构在不同致密化过程中的演变。Si CNWs和Si C粉体试样经高温烧结时,在粉体和烧结助剂共同作用下,大长径比Si CNWs逐渐转变为短“棒状”,最终转变为颗粒形貌,形貌的转变导致试样中Si CNWs的定向结构消失,无法发挥Si CNWs强韧化作用。通过DIW打印Si CNWs浆料形成Si CNWs骨架,采用CVI致密化方式保持了Si CNWs的大长径比形貌及其一维定向结构。高长径比且一维定向排布的Si CNWs作为多孔Si C陶瓷的增强骨架结构时,显著提升了多孔Si C陶瓷的耐压强度。在上述基础上,采用CVI方式致密定向Si CNWs骨架制备了定向Si CWNs/Si C纳米复合材料,材料的整体结构为定向Si CNWs呈层间正交交叠,研究了打印束间距及Si CNWs含量的调整对致密化后材料显微结构和性能的影响。打印束间无间隙时,由于CVI沉积过程特点,仅试样外表面附近致密,试样中心位置为疏松结构,材料弯曲强度低,仅为10.2±2.5MPa。通过CVI方式致密多孔定向Si CNWs骨架,可避免上述空心结构的出现,Si CNWs含量为13 vol%的试样其性能最优,密度为2.62±0.02g/cm3,弯曲强度为198.4±24.8MPa,断裂韧性为3.5±1.0 MPa·m1/2。所制备的定向Si CNWs/Si C结构中存在两种不同微结构,定向Si CNWs/Si C结构及CVI-Si C基体,定向Si CNWs/Si C结构的断口明显可见Si CNWs的断裂和部分拔出现象;受CVI工艺本身特点限制,框架中仍存在10～200μm的大尺寸气孔缺陷,根据计算材料结构中气孔尺寸超过临界缺陷尺寸,影响材料的力学性能。为了降低缺陷尺寸,在CVI致密多孔定向Si CNWs骨架的基础上,通过在打印束间引入原位生长的Si C纳米线对定向Si CNWs/Si C进行结构优化。通过对原位Si C纳米线生长调控的研究,确定了合适的Si C纳米线生长参数。优化后材料结构中10～200μm的气孔尺寸明显左移至<3μm,但受限于CVI致密化过程特点,材料的密度下降至2.30g/cm3,但力学性能略有提高,其弯曲强度为226.8±17.6MPa,断裂韧性为3.9±0.1MPa·m1/2。原位生长的无序Si C纳米线的引入强化了框架间的CVI-Si C基体,提升了其对裂纹的偏转作用。提高材料的致密度有利于材料性能的进一步提升,在结构优化基础上,采用前驱体浸渍热解（PIP）和液相硅熔渗（LSI）工艺对定向Si CNWs/Si C纳米复合材料进行致密化改性,研究了不同工艺下材料的微观结构和力学性能。前驱体浸渍-热解工艺,液态聚碳硅烷能有效填充束间（框架间）无法被CVI致密化的束间孔隙。PIP转化的Si C基体中存在裂纹等缺陷,导致基体结构不连续,裂纹优先沿PIP基体内存在的裂纹以及PIP基体与CVI-Si C基体结合处扩展,其自身承担载荷以及传递载荷至Si CNWs的能力较低,因此强度并无提升（192.3±2.3MPa）。LSI过程中Si基体填充束间由原位生长的Si CNWs分割的孔隙,形成完全致密的束间结构。LSI的高温过程会对商业购买的Si CNWs原料造成严重的损伤,造成定向Si CNWs增强Si C区域力学性能出现严重下降。原位生长的Si CNWs的热处理能改善Si CNWs与基体的结合状态。商业购买的Si CNWs原料高温稳定性差,导致LSI致密化改性制备的LSI-Si CNWs/Si C纳米复合材料性能下降。为进一步提升定向Si CNWs的增强效果,利用化学气相沉积方法,在定向Si CNWs表面沉积了不同厚度的热解碳（Py C）界面相,调控定向Si CNWs与Si C基体的界面结合强度。Si CNWs表面沉积～5nm Py C时,载荷仍能有效的在Si CNWs和Si C基体间进行稳定传递。Si CNWs/Si C的弯曲强度、弹性模量以及断裂韧性都获得了明显的提升。当Py C界面相厚度提升至～15nm时,Si CNWs难以完全承载应力,较厚的界面相引起的低界面结合强度导致裂纹在Si CNWs表面的偏转长度超过了载荷传递所需的最大临界界面脱粘长度,部分Si CNWs无法有效地承载载荷,这是造成Py C界面相厚度提升至～15nm时材料性能下降的主要原因。虽然Py C厚度的增加会降低材料的弯曲强度,但有利于断裂韧性的提高,相比无界面调控的Si CNWs/Si C,其微区的断裂塑性能提升了53%。