碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究(5)
陶瓷预制体可以是单一陶瓷， 也可以是复相陶瓷， 常见的陶瓷预制体材料除了Al2O3、 SiC、
Si3N4、SiO2、ZrO2等外，其他的致密陶瓷也可作为陶瓷预制体的材料，如莫来石、堇青
石等。
碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究5
1.3.2 网眼陶瓷/金属基复合材料的性能与应用
1） 网眼陶瓷/金属基复合材料的性能
①力学性能
三文连续网络陶瓷/金属复合材料的金属基体和陶瓷增强体在三文空间中均匀连续，
可阻碍裂纹向各个方向扩展。此外，增强体本身可承受载荷，还可传递载荷，使力学性能
得到提高。三文连续网络陶瓷/金属复合材料的力学性能与预制体的材质、制备工艺、孔
隙尺寸、孔隙形状、显气孔率等有关，更重要的是与陶瓷/金属界面有关，而陶瓷/金属界
面的形成与陶瓷金属间的润湿性有关。通过升高固相表面能，降低固/液界面能和降低液
相表面张力可提高金属液对陶瓷的润湿性。在高温下，金属与陶瓷的界面上可能发生各种
反应及元素偏聚，也可能仅有溶解扩散现象，甚至仅是界面的机械结合。陶瓷金属间过弱
的反应不利于形成过渡层，不利于传递载荷；过强的反应则会产生脆性相，易引起裂纹，
使力学性能下降。赵龙志等研究复式连通双连续相SiC/390Al复合材料发现，材料随着复
合材料界面结合的加强和泡沫增强体的复合韧化，材料的强度明显提高，韧性显著加强。
冯胜山等[16]
通过将SiC泡沫陶瓷表面经铜化物金属化法处理后， 与液态铸铁在压力下结合，
制得三文连续网络SiC/铸铁复合材料，与铸铁相比抗拉强度提高了17％，硬度稍微下降。
②耐磨性能
在摩擦磨损过程中，颗粒或短纤文增强金属基复合材料中的陶瓷颗粒易从基体中脱
落，使得磨损性能不稳定，而三文网络陶瓷/金属复合材料的陶瓷预制体在磨损过程中陶
瓷不易脱落；另外磨损表面形成硬的微凸体起承载作用，可抑制基体合金的塑性变形，减
轻粘着磨损。陶瓷孔径越小，分布在磨损表面的微凸体越多，表现出的耐磨性越好。网络
互穿结构复合材料较基体合金具有更优良的耐摩性能。 王守仁等[15]
建立了网络结构增强复
合材料的磨损模型，同时制备了不同体积分数的Si3N4增强Al-Mg合金复合材料，并将其磨
损试验结果数据拟合到模型中。结果表明，所建立的模型可反映复合材料增强相的体积分
数、复合材料的弹性模量和磨损率之间的数学关系。
③热力学性能
三文网络陶瓷/金属复合材料的热膨胀系数取决于金属基体和陶瓷增强体的性质以及
它们在温度场中的热物理特性和增强相的性质、体积分数、形态及在复合材料中的分布情
况。为有效降低三文网络陶瓷/金属复合材料的热膨胀系数，常选用热膨胀系数相近或者
低热膨胀系数的陶瓷。Frage等[19]
制备了网络互穿的Al2O3/Al复合材料，通过研究发现该材
料的热膨胀系数为8.9×10
，接近于Schapery模型下边界，且密度仅为3.6g/cm3
。三文
连续网络结构陶瓷/金属复合材料的热膨胀系数介于金属基和陶瓷基复合材料之间，更接
近于陶瓷基复合材料。赵龙志等[9]
通过研究发现混杂型SiC泡沫陶瓷－SiCp/Al复合材料的碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究
CTE远比传统的SiC颗粒增强铝基复合材料要低，且低于现有模型(ROM，Kernel，Turner
和Schapery模型）的预测值。