C/C-SiC复合材料具有高比强、高比模、高热导率、低热膨胀性能以及优良的摩擦磨损性能,在航天热结构件、空间光机结构件和高性能刹车装置等领域受到广泛的应用和关注。GSI（气相渗硅,Gaseous Silicon Infiltration）作为新近发展起来的制备C/C-SiC复合材料的新方法,具有制备周期短、成本低、致密性好等优点。相比于研究较多的LSI（液相渗硅,LiquidSilicon Infiltration）,GSI工艺渗透深度更深,且反应温和,易于控制,制品残留硅少,有望制备出性价比更高的C/C-SiC复合材料,但是目前的研究相对较少。此外,在GSI制备C/C-SiC复合材料中,对于CVI C/C素坯密度、纤维体积分数以及不同先驱体裂解C/C素坯对制备的C/C-SiC复合材料结构与性能的影响研究还不系统,不利于面向不同应用时的选材需要,有待对材料的性能数据库进一步完善,因此本文展开了GSI工艺对制备三维针刺C/C-SiC复合材料工艺与性能的研究。研究了CVI C/C素坯密度以及纤维体积分数对GSI制备C/C-SiC复合材料物相组成、微观结构以及性能的影响。对于纤维体积为30vol.%的CVI C/C素坯,素坯密度在0.822g/cm³¹.363 g/cm³间,随着CVI C/C素坯密度提高,即CVI C层厚度增加,C/C-SiC复合材料的力学性能先增高后减小。当CVI C/C素坯密度为1.085g/cm³时,材料的弯曲强度、模量以及断裂韧性最高,分别为308.31MPa、31.71GPa和11.36MPa2m^1/2。CVI C/C素坯密度过小时,GSI过程中纤维硅蚀严重,严重影响了C/C-SiC复合材料的力学性能,如当素坯密度为0.822g/cm³时,C/C-SiC复合材料的含碳量仅为18vol.%,大量纤维与硅反应,弯曲强度、模量及断裂韧性仅为70.2MPa、14.1GPa及3.4MPa2m^1/2;但是CVI C/C素坯密度过大时,GSI过程中渗硅通道很容易阻塞,硅、碳反应不充分,使得GSI制备的C/C-SiC复合材料闭孔显著增多,力学性能也会明显降低,如当素坯密度为1.363g/cm³时,C/C-SiC复合材料的闭孔率高达10.7vol.%,弯曲强度、模量及断裂韧性为119MPa、16.1GPa及4.4MPa2m^1/2。此外材料的热导率以及热膨胀性能均随素坯密度的增大而减小。当CVI C/C素坯密度均约在1.0g/cm³¹.1g/cm³范围时,纤维体积分数在10vol.%³0vol.%间,随着纤维体积分数的增大,材料的力学性能随之提高,而热导率和热膨胀系数差别不大。当纤维体积分数为10vol.%时,由于纤维对复合材料的增韧补强作用小,导致力学性能最低,弯曲强度、模量及断裂韧性分别为154.7MPa、14.6GPa及5.7MPa2m^1/2,而热导率和热膨胀系数均最高,分别为31.857W/（mK）和4.475310-6/K。此外研究发现材料的Si C形貌包括C-Si C界面的纳米级SiC晶粒和远离碳源的SiC-Si界面的微米级Si C颗粒,材料内部的闭孔包括纤维束内部的小孔和胎网层间的大孔,而GSI过程中整个Si、C反应层厚度约为5μm。为了进一步快速低成本制备C/C素坯,并保护碳纤维,研究了裂解C/C素坯中CVD C涂层厚度对GSI制备C/C-SiC复合材料力学性能的影响。从中可以发现当CVD C涂层较薄（约200nm）时,纤维硅蚀严重,而当CVD C涂层过厚（约2μm）时,裂解C/C素坯密度过高,不利于GSI反应。结果表明对于纤维体积分数为30vol.%的三维针刺毡,当CVD C涂层厚度约为1μm,裂解C/C素坯密度约为1.1g/cm³时更利于GSI反应,得到的C/C-Si C复合材料弯曲强度最高,为279.3MPa。最后研究了素坯中不同先驱体裂解C/C素坯对GSI制备C/C-Si C复合材料的结构及性能的影响。酚醛树脂以及呋喃树脂在裂解C/C素坯局部区域富集严重,使得反应后仍有部分残余裂解碳团聚,使得GSI反应未能充分进行,导致得到的C/C-Si C复合材料孔隙率增大,力学性能降低,弯曲强度分别为279MPa、239MPa。就单纯提高SiC含量和降低残余Si含量来说,由于PCS裂解后Si C小块状、多裂纹的基体结构利于GSI,因此可以有效提高复合材料Si C含量（50.7vol.%）,降低残余Si含量（16.3vol.%）。但从力学性能角度来看,由于PCS裂解后,SiC多裂纹、小块状的特征,GSI后得到的C/C-SiC复合材料内部Si C连续完整性降低,使得力学性能相对于CVI C/C素坯制备的略小,其弯曲强度为283MPa。