陶瓷增强钢铁基复合材料中基体与陶瓷的选择
陶瓷基复合材料及其应用
陶瓷基复合材料及其应用陶瓷基体是陶瓷基复合材料的主要组成部分，常见的陶瓷基体有氧化铝、硼化硅、碳化硅等。
这些陶瓷基体具有高硬度、高强度和高抗磨损性能，可以提供复合材料的基本力学性能。
增强材料常用的有碳纤维、陶瓷纤维等。
这些增强材料可以增加复合材料的强度和韧性，提高其抗拉、抗弯和抗冲击等性能。
1.机械工程领域：陶瓷基复合材料具有优异的耐磨损性能和高温强度，因此在机械零部件的制造中得到广泛应用。
例如，在汽车制动系统中使用的陶瓷基复合材料制动片，可以提供更好的制动效果和更长的使用寿命。
2.航空航天领域：陶瓷基复合材料具有低密度和高温性能优异的特点，可以用于制造航空发动机的叶片、涡轮和导向叶片等关键部件。
这些材料可以在高温条件下提供更好的性能和更长的使用寿命。
3.化工工业领域：陶瓷基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，可以在强酸、强碱和高温环境下使用。
因此，在化工工业中常用陶瓷基复合材料制造化工设备，如塔板、泵壳和阀门等。
4.电子和光电领域：陶瓷基复合材料具有优异的绝缘性能和热性能，可以用于制造高温电子器件和光学器件。
例如，在半导体工业中常用陶瓷基复合材料制造高温封装和散热器件。
5.医疗器械领域：陶瓷基复合材料具有生物相容性良好的特点，可以用于制造人工关节、牙科种植体和骨修复材料等医疗器械。
这些材料可以提供更好的生物相容性和更长的使用寿命。
陶瓷基复合材料的研究也面临一些挑战和机遇。
其中，陶瓷基体与增强材料之间的界面问题是一个关键问题。
界面的结合强度和界面的耐热性能对陶瓷基复合材料的综合性能有重要影响。
因此，如何控制和改善陶瓷基复合材料界面的性能是目前研究的热点之一、此外，陶瓷基复合材料的制备工艺和成本也是研究的重点之一，如何开发新的制备工艺和提高生产效率是当前的挑战。
总之，陶瓷基复合材料具有广泛的应用领域和重要的研究价值。
随着科学技术的不断进步，相信陶瓷基复合材料在各个领域将有更加广泛的应用和发展。
陶瓷基复合材料基体作用
陶瓷基复合材料基体作用陶瓷基复合材料（ceramic matrix composites，CMCs）是由一种或多种陶瓷材料作为基体材料，以及纤维材料作为增强材料所构成的复合材料。
其结构复杂、力学性能优异、化学稳定性高等特点，使得其在高性能、高温、高压等极端环境下的应用得到广泛发展。
CMCs的基体材料是其力学性能、化学稳定性等性能的决定因素，起到支撑增强材料、传递载荷、保护纤维等作用。
由于CMCs的烧结、热处理、成型等制备工艺要求高，因此其基体材料的制备也显得尤为重要。
常见的CMCs基体材料包括SiC、Si3N4、Al2O3等。
其中，SiC烧结体具有高化学稳定性、高热传导率、低热膨胀系数、良好的机械性能等特点，被广泛应用于高速飞行器、火箭等航空航天领域；Si3N4材料具有高温性能好、化学稳定性高、断裂韧性好等特点，被广泛应用于航空航天、汽车等领域；Al2O3材料具有低成本、高机械强度等特点，被广泛应用于电力、冶金等领域。
CMCs基体材料的性能对CMCs整体性能有重要影响。
基体材料的化学稳定性、机械强度、断裂韧性等是评价CMCs材料的重要指标，因此其制备过程中需注意以下几个方面：一、纯化。
基体材料制备时，需要高纯原料，以保证最终CMCs的化学稳定性。
对于SiC基体材料而言，原料的杂质含量应小于0.5%。
二、烧结温度。
基体材料的烧结温度对性能影响很大。
过高的烧结温度会导致基体材料晶粒长大，因而影响材料的力学性能；过低的烧结温度则会导致基体材料强度不足，难以满足CMCs的使用要求。
三、制备工艺。
基体材料的制备工艺也直接影响其性能。
以SiC基体材料为例，其制备工艺包括反应烧结法、热压法、化学气相沉积法等。
其中，反应烧结法（reaction bonded silicon carbide，RB-SiC）制备的SiC基体材料具有高强度、高温下仍然具有强度等优点，被广泛应用于航空航天、核能等领域。
第七章 陶瓷基复合材料
航空航天领域，用陶瓷基复合材料制作
的导弹的头锥、火箭的喷管等也收到了
良好的效果。
法国已将长纤维增强碳化硅复合材 料应用于制作超高速列车的制动件， 具有优异的磨擦磨损特性。
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普通使用的燃气轮机高温部件: 镍基台金或钴基合金 可使汽轮机的进口温度高达1400 ℃ ，但这些合金的耐高温极限受到了 其熔点的限制，因此采用陶瓷材料来代替高温合金已成了目前研究的 一个重点内容。
界面强度过低、则使晶须的拔出功减小，这对韧化和强化都不利，因
此界面强度存在一个最佳值。
有明显的锯齿效应，这是晶须拔出桥连机制作用的结果。
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7.2 陶瓷基复合材料的成型加工
7.2.1 纤维增强陶瓷基复合材料的加工 基体方面：与气孔的尺寸及数量，裂纹的大小以及一些其它缺陷有关；
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7.1.2 纤维增强陶瓷基复合材料
1、单向排布长纤维复合材料
单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点：各向异性，即沿纤维长
度方向上的纵向性能要大大高于其横向性能。 裂纹的扩展必须克服
由于纤维的加入而产
生的拔出功和纤维断 裂功，使得材料的断 裂更为困难，起到增 韧的作用。
纤维成一定角度，根据构件
的形状用纤维浸浆缠绕的方 法做成所需要形状的壳层状 构件。
增韧机理
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三维多向排布纤维增韧陶瓷基复合材料
三维多向编织纤维增韧陶瓷是为了满足某些情况的性能要求而设计的。
这种材料最初是从宇航用三向C/C复合材料开始的，现已发展到三向石英/ 石英等陶瓷复合材料。 由于每束纤维呈直线伸展，不存在相 互交缠和绕曲，因而使纤维可以充分
第七章陶瓷基复合材料
• 7.1.4陶瓷基复合材料的界面强韧化机理 • 偏转、拔出、脱粘、桥联
• 7.2.1纤维增强陶瓷基复合材料的制备 1.泥浆浇铸法
• 在泥浆中把纤维分散，然后浇铸到石膏模具中一定时间后 脱模，修坯干燥后烧成。
• 工艺简单、生产成本低，产品性能不是很好。
2.热压烧结法 • 将纤维切短后，与基体粉末混合均匀，再用热压或无压烧
结的方法制得高性能的复合材料。 • 产品性能较好，难于制备形状复杂的产品，生产成本较高。
• 2.多向排列纤维复合材料
• 二维多向排列，复合材料在二维方向上性 能比较一致；
• 三维多向排列，复合材料在三维方向上性 能接近。
• 多向排列纤维复合材料的增韧机理与单向 排列相同。
• 7.1.3晶须和颗粒增强陶瓷基复合材料 • 晶须尺寸较小，宏观上与粉末相似，在制备复合材料时，
只需将晶须或颗粒增强材料与基体材料的粉末混合均匀， 然后进行热压或无压烧结，即可得到比较致密的陶瓷基复 合材料。
氮化物陶瓷（氮化硅、氮化铝、氮化硼等）； 碳化物陶瓷（碳化硅、碳化钛、碳化硼等）。
• 2.增强材料
• 性状：长、短纤维、晶须、颗粒材料。
• 纤维材料：碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等。
• 晶须材料：氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳化硼、石墨等。
• 颗粒材料：等积形颗粒，一般直径为几微米左右，材质 以碳化硅、氮化硅为多，颗粒增强效果不如晶须或纤维， 但其加入比例可达到较大值，故对复合材料的性能的改 变也较大。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料引言。
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他增强材料组成的复合材料。
它具有优异的耐磨、耐腐蚀、高强度和高温稳定性等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、化工等领域。
本文将介绍陶瓷基复合材料的组成、性能和应用，并对其未来发展进行展望。
一、陶瓷基复合材料的组成。
陶瓷基复合材料通常由陶瓷基体和增强材料组成。
陶瓷基体可以是氧化铝、碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，而增强材料则可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等。
这些材料通过复合加工技术，如热压、注射成型等，将陶瓷基体与增强材料紧密结合，形成具有优异性能的复合材料。
二、陶瓷基复合材料的性能。
1. 耐磨性，陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性，可以在高速、高负荷条件下保持较长的使用寿命，因此被广泛应用于机械设备的零部件制造。
2. 耐腐蚀性，由于陶瓷基复合材料具有优异的化学稳定性，可以在酸、碱等腐蚀性介质中长期稳定运行，因此在化工领域得到广泛应用。
3. 高强度，陶瓷基复合材料在高温、高压条件下依然保持优异的强度和刚性，因此被广泛应用于航空航天领域。
4. 高温稳定性，陶瓷基复合材料在高温条件下依然保持稳定的性能，因此被广泛应用于发动机、燃气轮机等高温设备的制造。
三、陶瓷基复合材料的应用。
1. 航空航天领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于航空发动机、航天器外壳等高温、高压零部件的制造。
2. 汽车制造领域，陶瓷基复合材料被应用于汽车刹车片、离合器片等零部件的制造，以提高其耐磨性和耐高温性能。
3. 化工领域，陶瓷基复合材料被应用于化工设备的制造，以提高其耐腐蚀性和耐高温性能。
四、陶瓷基复合材料的发展展望。
随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料将会在性能和应用范围上得到进一步提升。
未来，我们可以期待陶瓷基复合材料在新能源领域、生物医药领域等新兴领域的广泛应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
结论。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨、耐腐蚀、高强度和高温稳定性等特点，因此在航空航天、汽车制造、化工等领域得到广泛应用。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和增强相组成的新型材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能，因此在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用。
本文将从材料特性、制备工艺、应用领域等方面对陶瓷基复合材料进行介绍。
首先，陶瓷基复合材料的材料特性是其具有的重要特点之一。
陶瓷基复合材料具有高温强度高、热震稳定性好、耐磨损、耐腐蚀等优异性能。
这些特性使得陶瓷基复合材料在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下能够发挥出色的性能，因此在航空航天领域得到了广泛的应用。
其次，陶瓷基复合材料的制备工艺是影响其性能的重要因素之一。
陶瓷基复合材料的制备工艺包括原料的选择、配比、成型、烧结等多个环节。
其中，原料的选择和配比直接影响着复合材料的成分和性能，而成型和烧结工艺则决定了复合材料的内部结构和组织。
因此，制备工艺的优化对于提高陶瓷基复合材料的性能具有重要意义。
最后，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，陶瓷基复合材料被用于制造发动机涡轮叶片、导向器、复合材料轴承等部件，以提高其耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能。
在汽车制造领域，陶瓷基复合材料被用于制造发动机零部件、刹车盘、离合器等，以提高汽车的性能和安全性。
在机械制造领域，陶瓷基复合材料被用于制造轴承、密封件、刀具等，以提高机械设备的使用寿命和性能。
总之，陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
复合材料第5章----陶瓷基复合材料
3. 烧结
从生坯中除去粘合剂组分后的陶瓷素坯烧固成致密制品的过程叫烧结。 为了烧结，必需有专门的窑炉。窑炉的种类繁多，按其功能进行划分可 分为间歇式和连续式。 烧结方法：普通烧结、热致密烧结、反应烧结、微波烧结及放电等离子 体。
较为复杂，因此也使这种方法具有很大的局限性。
橡皮模成型法：是用静水压从各个方向均匀加压于橡皮模来成
。 型，故不会发生生坯密度不均匀和具有方向性之类的问题
挤压成型法：把料浆放入压滤机内挤出水分，形成块状后， 从安装各种挤形口的真空挤出成型机挤出成型的方法，它适用于
断面形状简单的长条形坯件的成型。
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轧膜成型
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2晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备
与陶瓷材料相似，晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的制造工 艺也可大致分为以下几个步骤：
配料 成型 烧结 精加工
这一过程看似简单，实则包含着相当复杂的内容。即使坯体 由超细粉(微米级)原料组成，其产品质量也不易控制，所以随着现 代科技对材料提出的要求的不断提高，这方面的研究还必持进一步 深入。
上述的干燥粉料充入模型内，加压后即可成型。通常有金属模成型 法和橡皮模成型法。
金属模成型法具有装置简单，成型成本低廉的优点，仍它的加压方 向是单向的。粉末与金属模壁的摩擦力大，粉末间传递压力不太均匀。 故易造成烧成后的生坯变形或开裂、只能适用于形状比较简单的制件。
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注射成型法：从成型过程上看，与塑料的注射成型过程相类 似，但在陶瓷中必须从生坯里将粘合剂除去并再烧结，这些工艺均
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刚性颗粒弥散强化陶瓷增韧机理
裂纹分支、裂纹偏转和钉扎。 颗粒弥散增韧与温度无关，可作为高温增韧机制。颗粒弥散强化是一种
陶瓷基复合材料概述
陶瓷基复合材料概述陶瓷基复合材料的基本构成包括陶瓷基体和增强相。
陶瓷基体是复合材料的主要组成部分，其主要作用是提供材料的整体力学性能和化学稳定性。
常见的陶瓷基体材料包括氧化铝、碳化硅、氮化硼等。
增强相通常由纤维、微颗粒或涂层等形式存在，其主要作用是增强材料的力学性能。
常用的增强相材料包括碳纤维、硅碳纤维、碳化硅颗粒等。
陶瓷基复合材料的制备方法主要包括增强相预浸料注浆成型、陶瓷基体浸渍和化学气相沉积等。
增强相预浸料注浆成型是指将增强相（如碳纤维布或纱线）经过预处理后，浸渍在浆料中，制备成具有一定形状和大小的增强相预浸料；陶瓷基体浸渍是将陶瓷基体浸泡在含有滞留剂的浆料中，使其吸附一定量的浆料，然后经过干燥和烧结等工艺得到复合材料；化学气相沉积是利用化学反应在陶瓷基体表面生成陶瓷薄膜，然后在其表面沉积增强相。
陶瓷基复合材料具有许多优越的性能，例如高温强度、高刚度、低热膨胀系数、优良的耐腐蚀性和较高的抗摩擦性能等。
这些性能使得陶瓷基复合材料在高温、高压、强腐蚀等恶劣条件下能够更好地发挥作用。
此外，陶瓷基复合材料还具有良好的抗热冲击性能和较低的密度，使其具备轻量化设计的优势。
陶瓷基复合材料在航空航天领域有广泛的应用。
例如，在航空发动机的制造中，使用陶瓷基复合材料可以减轻发动机重量、提高燃烧效率和减少燃料消耗。
此外，在航空航天器的外壳、导向系统和推进系统中也常使用陶瓷基复合材料，以提高材料的耐高温性能和抗氧化性能。
在汽车制造领域，陶瓷基复合材料可以用于发动机部件、制动系统和排气系统等关键部位，以提高汽车的安全性能、降低能源消耗和减少尾气排放。
陶瓷基复合材料的高温性能和耐腐蚀性能使其成为替代传统金属材料的理想选择。
在能源领域，陶瓷基复合材料可以用于核能装置、燃料电池和太阳能电池等设备，以提高能量转化效率和延长设备寿命。
陶瓷基复合材料的高温稳定性和化学稳定性使其在能源应用中具有重要的地位。
此外，陶瓷基复合材料还可用于电子器件、石油化工、医疗器械和船舶制造等领域。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他增强材料组成的复合材料。
它具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘性能和较高的强度和硬度，因此在航空航天、汽车、机械等领域有着广泛的应用前景。
首先，陶瓷基复合材料的制备方法有多种，包括热压法、热等静压法、注射成型法等。
其中，热压法是一种常用的制备方法，通过将陶瓷粉末和增强材料粉末混合后，经过模具成型，再进行高温高压烧结而成。
这种方法制备的陶瓷基复合材料具有较高的密度和强度，适用于要求较高性能的领域。
其次，陶瓷基复合材料的增强材料多样，常见的有碳纤维、硅碳化物、氧化锆等。
这些增强材料能够有效提高陶瓷基复合材料的强度和韧性，使其具有更广泛的应用前景。
同时，通过合理选择和设计增强材料的类型和比例，可以使陶瓷基复合材料具有更优异的性能。
另外，陶瓷基复合材料的应用领域广泛，例如在航空航天领域，可以用于制造发动机零部件、导弹外壳等高温、高压、高速工作的零部件；在汽车领域，可以用于制造发动机缸套、刹车盘等耐磨损、耐腐蚀的零部件；在机械领域，可以用于制造轴承、刀具等需要耐磨损、耐高温的零部件。
最后，陶瓷基复合材料在实际应用中还面临着一些挑战，如制备工艺复杂、成本较高、易受到裂纹和断裂等。
因此，需要进一步研究和改进制备工艺，提高制备效率和降低成本，同时加强对陶瓷基复合材料的性能评价和监测，以确保其在各个领域的可靠应用。
综上所述，陶瓷基复合材料具有广阔的应用前景和发展空间，通过不断的研究和创新，相信它将在未来的材料领域发挥越来越重要的作用。
【复合材料】03 金属及陶瓷基复合材料
典型底部压入式真空 压力浸渍炉结构
真空压力浸渍法制备金属基复合材料过程中， 预制件的制备和工艺参数的控制是得到高性能复合材 料的关键。复合材料中纤维、颗粒等增强材料的含量、 分布、排列方向是由预制件决定的。
通过压机将液态金属强行压入增强材料的预制 件中以制造复合材料的一种方法；
其过程是先将增强材料制成一定形状的预制件， 经干燥预热后放入摸具中，浇注入熔融金属，用压头 加压，压力为70一100MPa，
首先将增强材料预制件放入模具，基体金属装入坩埚．然后 将装有预制件的模具和装有基体金属的坩埚分别装入浸渍炉 的预热炉和熔化炉内，密封和紧固炉体，将预制件模具和炉 腔抽真空，当炉腔内达到预定真空度后开始通电加热预制件 和熔化金属基体。控制加热过程使预制件和熔融基体达到预 定温度，保温一定时间，提升坩埚，使模具升液管插入金属 熔体，通入高压惰性气体，在真空和惰性气体高压的共同作 用下，液态金属渗入预制件中并充满增强材料之间的空隙， 完成浸渍过程，形成复合材料。降下坩埚，接通冷却系统， 待完全凝固后，即可从棋具中取出复合材料零件或坯科。凝 固在压力下进行，无一般的铸造缺陷。
热压法是制造直径较大的硼纤维和碳化硅纤维增强铝基、 钛基复合材料的主要方法，其产品作为航天飞机主仓框 架承力柱、发动机叶片、等。
热压法也是制造钨丝-超合金、钨丝-铜等复合材料的主 要方法之一。
热等静压法也是热压的一种，用惰性气体加压，工 件在各个方向上受到均匀压力的作用。
工作原理：在高压容器内装置加热器，将金属基体 (粉末或箔)与增强材料(纤维、品须、颗粒)按一定比 例混合或排布后，或用预制片叠层后放入金属包套中， 抽气密封后装入热等静压装置中加热、加压，复合成 金属基复合材料。
②先升温后升压，此工艺对于用玻璃包套制造复合材料 比较合适．
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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 陶瓷增强钢铁基复合材料中基体与陶瓷的选择 作者：汝娟坚 贺涵 来源：《科技创新与应用》2019年第17期
摘; 要：陶瓷增强钢铁基复合材料广泛应用于工业生产中，基体及陶瓷的选择尤为重要。文章分析了选择高铬铸铁及高锰钢作为基体及不同陶瓷颗粒作为增强体的原因。根据钢铁与陶瓷材料之间润湿性差的问题，介绍了改善陶瓷颗粒与钢铁基体的润湿性的方法。
关键词：陶瓷增强钢铁基复合材料;高铬铸铁;高锰钢;润湿性 中图分类号：TG257; ; ; ; 文献标志码：A; ; ; ; ;文章编号：2095-2945（2019）17-0127-02 Abstract： Ceramic reinforced iron and steel matrix composites are widely used in industrial production， and the selection of matrix and ceramics is particularly important. In this paper， the reasons for choosing high chromium cast iron and high manganese steel as matrix and different ceramic particles as reinforcements are analyzed. According to the problem of poor wettability between iron and steel and ceramic materials， the methods to improve the wettability between ceramic particles and iron and steel matrix are introduced.
Keywords： ceramic reinforced iron and steel matrix composites; high chromium cast iron; high manganese steel; wettability
1 概述 陶瓷增强钢铁基复合材料是先进复合材料的重要组成部分，主要作为高效耐磨材料应用于机械、矿山、水泥、电力、冶金、船舶、化工和煤炭等工业领域中，消耗量巨大，因此耐磨复合材料近年来逐渐成为耐磨材料领域的研究热点[1]。但是，钢铁液与陶瓷的润湿性差，所以制备陶瓷/钢铁复合材料相当困难;同时陶瓷/钢铁界面基本为机械结合，结合强度低，复合材料力学性能低，导致该复合材料在抗磨损服役过程中，可靠性和耐磨性较差。因此陶瓷增强钢铁基复合材料基体与陶瓷的选择尤为关键，同时改善钢铁液与陶瓷的润湿性也格外重要。
2 钢铁基体与陶瓷的选择 2.1 钢铁基体的选择 （1）高铬铸铁 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 高铬铸铁中碳化物类型主要有三种，分别为（Fe，Cr）23C6、（Fe，Cr）7C3和（Fe，Cr）3C。M7C3的晶体硬度为1200-1800 HV，高于M3C（840-1100 HV）及M23C6（1000-1100 HV）。由于高铬耐磨铸铁中铬元素含量以及铬碳比较高，所以碳化物是以（Fe，Cr）7C3为主要形式存在的[2-3]。
选用高铬铸铁作为基体材料有以下三个优点：第一，高铬铸铁由于马氏体的存在而具有优异的耐磨性能以及较高的强度。既保证了对陶瓷增强体的承载作用，又提高了复合材料整体的耐磨性。第二，该金属的高温流动性较好，能更好的渗入到预制体的孔隙中。第三，高铬铸铁与陶瓷不会因高温的作用下而生成脆性相，影响使用寿命。
（2）高锰钢 高锰钢作为一种抗冲击耐磨材料广泛应用于冶金矿山、煤炭、电力等行业。高锰钢是一种延性耐磨材料，冲击韧性很高，室温下高达aku276.6。屈强比较低，Rel334-409MPa，Rm607-980MPa，有很强的应变硬化能力。但在未充分硬化前，其耐磨性能并不高。
高锰钢经过不同的热处理工艺而产生不同的相及组织，从而使其硬度不同。 铸态的高锰钢组织中有碳化物和共析组织，其硬度随碳化物的含量增高而增大，一般HB200-230范围内。水韧处理后的硬度HB170-230范围内，主要为固溶强化。加工硬化的硬度能够达到HB600，这种高硬度适合于多种耐磨工况，也是高锰钢作为优异的耐磨材料的主要原因。
2.2 陶瓷颗粒的选择 依据陶瓷颗粒增强金属基复合材料在不同工况下的应用及性能的要求，对陶瓷颗粒的选择具有以下标准：
（1）陶瓷颗粒的性能 比如高强度、高韧性、高硬度、高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损及化学稳定性好等性能。
（2）陶瓷顆粒与金属基体的润湿性 陶瓷与金属之间的润湿性是衡量金属陶瓷组织结构与性能优劣的关键条件，润湿性越好，金属液越容易对陶瓷预制体进行浸润，金属相形成的连续相可能性越大，因此复合材料的性能越好。
（3）陶瓷颗粒的化学稳定性 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 在高温下制备复合材料时，由于金属和陶瓷性质上的差别，极易发生界面反应及脆性相的生成，严重影响复合材料性能，因此选用的陶瓷与金属应具有良好的化学相容性。
（4）陶瓷颗粒的成本 若使复合材料能够实现工业化，除了满足性能上的要求，材料的来源的广泛性，成本的低廉性尤为重要。
Al2O3陶瓷颗粒不仅价格低廉（约为WC成本的2%）、且耐高温磨损、耐腐蚀性能更为优异，与钢铁基体的热膨胀系数更为匹配;随着氧化锆增韧氧化铝（ZTA）陶瓷的发展和成熟又大大提高了Al2O3陶瓷颗粒的韧性，因此近十年来高性能低成本ZTA颗粒（ZTAp）增强钢铁基复合材料的研发特别受到关注。
3 陶瓷與金属的润湿性 金属与陶瓷材料之间润湿性的研究是制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的关键[4]。从陶瓷-金属的界面结合方式来看，包括反应性润湿和非反应性润湿。由于反应性润湿过程中会有化学反应发生，使这个润湿过程在中间层上进行，能够有效促进界面结合。而在非反应性润湿过程中，液态金属的表面张力具有重要影响。因此，金属基体与陶瓷相的润湿性，不但是决定金属基复合材料工艺成败和材料性能优劣的重要因素之一，而且还对冶金、铸造、陶瓷连接、焊接、涂层技术等有重要影响。目前常用的改善陶瓷与金属润湿性的方法主要有以下几种：
3.1 合金化 金属合金化是最为简单有效的方法，因此得到了广泛应用。在金属基体中添加合金元素，使合金元素在液态金属表面及固/液界面吸附与富集，降低液态金属表面张力及固/液界面张力;合金元素在固/液界面发生界面反应，形成界面反应产物，从而降低接触角。
3.2 热处理 热处理方式对于提高金属与陶瓷颗粒间的润湿性具有显著影响，因此被广泛运用于陶瓷-金属复合材料中。经过热处理后的陶瓷表面氧含量减少，可以减少金属与陶瓷之间氧化反应的产生，促进金属与陶瓷间元素的相互扩散。另外，电磁搅拌也能够起到相似的作用，超声搅拌还能够形成负压区，从而降低陶瓷与液态金属间的表面张力。
3.3 表面涂层技术 表面涂层技术是指利用相应的表面技术在基体表面制备出性能优于基体材料的表面层，其中包括气相沉积、电镀、化学镀、热喷涂技术等。表面涂层技术通过新的涂覆物质取代金属与陶瓷的直接接触，从而提高体系的润湿性。涂层必须满足以下条件：促进润湿;稳定性好，能防止扩散和界面反应的发生;有一定强度，保证材料的综合性能。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 为了改善陶瓷颗粒与金属基体界面的润湿性，提高界面的结合强度，国内外学者作了大量的工作，其中利用金属涂层来改善润湿性的研究较多。由于钢铁基体与Al2O3、ZrO2、ZTA间的润湿角较大，润湿性不好，但是通过对陶瓷颗粒表面进行金属包覆后，其润湿角能够明显减小，而SiC、TiC、WC等碳化物与钢铁基体的润湿性则较好[6，7]。相比之下，铝基体与氧化物、碳化物陶瓷间的润湿性也很差，但是通过添加合金元素也能够使陶瓷颗粒和金属液润湿性得到改善。
4 结束语 综上所述，陶瓷增强钢铁基复合材料的应用范围广泛，但需要针对不同工况对钢铁基体及陶瓷进行选择，以便制备出的陶瓷/钢铁复合材料性能更好。通过合适的改善润湿的方法，使陶瓷/钢铁复合材料界面结合能力更强，力学性能更佳。
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