颗粒增强金属基复合材料具有较好的比强度、比模量、良好的韧塑性和热稳定性能及抗疲劳性能等,显示出良好的应用前景。界面是连接基体与增强体之间的“纽带”,是两者之间力学及其他功能(如导热、导电、阻尼等特性)传递的“桥梁”,其构造及其形成规律将直接影响复合材料最终的组织结构和综合性能。然而,至今尚没有形成一个能准确测定颗粒增强金属基复合材料中界面结合性能的有效方法和技术,而不同的的界面结构到底以何种方式影响界面结合性能也尚未得到深入的研究。本文以金属基复合材料中应用较为广泛的SiCp-Al复合材料作为模型体系,选用与实际SiCp具有相同六方结构的4H-SiC单晶基片和纯铝作为模型材料,对SiC表面进行氧化、酸洗等处理,进而与Al复合,制备含有单个SiC/Al复合界面的模型材料。采用四点弯曲这一定量测试方法直接测量SiC/Al复合界面的韧性,结合微观结构表征,系统地研究界面性能与界面结构的相互关联。高温氧化、酸洗工艺改善了 SiC表面形貌和结构,并且改变了SiC-Al复合材料界面结构。经三种表面处理后制备的复合材料,近界面处的Al主要为单晶,其位错密度较高。三种处理工艺下SiC/Al界面层的厚度存在明显的差异:高温氧化后界面层厚度>原始态界面层厚度>酸洗态界面层厚度,界面层主要成分为非晶态的A1203。采用四点弯曲测试手段可以有效地测量不同基体-增强体界面的结合性能。合理的四点弯曲试样尺寸对有效地表征复合材料界面断裂性能十分重要。实验发现,选择规格为30mm×3mm×1mm样品进行四点弯曲测试,可得到较为理想的裂纹扩展过程,从而反映真实的界面断裂性能规律。测试结果表明SiC表面处理确实提高了界面的韧性:高温氧化处理后的界面应变能释放率为3.92±0.11 J/m2,而HF酸洗处理和未处理的界面应变能释放率分别为1.41±0.20 J/m2和0.99±0.11 J/m2。这一趋势与文献中采用相同SiC表面处理工艺制得的宏观复合材料观察到的宏观力学性能趋势(拉伸强度等)一致。对界面断口组织结构分析可知,原始态和酸洗态样品断口处SiC表面较为干净;高温氧化后SiC-Al复合材料新形成的断口表面比较粗糙,可见高低不平的层状物质。可知在四点弯曲测试过程中时,高温氧化态复合材料的裂纹主要沿着Al/A1203一侧的界面进行扩展。综上所述,相比于实际的SiCp-Al复合材料,本文中不同SiC表面处理方式制得的SiC-Al双层模型材料在界面结构和性能上的显示了相似的演化趋势。因此,四点弯曲方法对界面韧性的测量不仅能够准确地反映界面结合情况,并且可以用来推测复合材料宏观性能的变化规律,为宏观复合材料的优化设计提供了重要的实验依据。