陶瓷/金属基复合材料集成了硬度、模量、强度、导热、导电、耐高温及耐磨性能等各方面的优势,从而在汽车、高速列车、轨道交通、航空航天、子弹防护材料、核电工程及电子封装等领域表现出潜在的应用价值。在自然界生物材料精细结构的启发下,研究开发出新型的具有天然生物结构陶瓷/金属基复合材料,通过增强金属相与陶瓷相之间的协同作用、耦合效应及多功能响应机制,提高金属基复合材料的强度和刚度,并降低其塑韧性和损伤容限,解决传统金属基复合材料增强效率低等问题成为新的研究热点,尤其是将构型设计与具有天然纤维结构的陶瓷结合作为增强体更具优势。为此从人为重构模板结构,开发构型增强金属基复合材料为目标,基于苎麻纤维“遗态结构可调‖和―网状织构可控‖思想,采用纺织技术制备苎麻织物骨架,分别通过模板原位转化法和模板替代法制备苎麻织物遗态SiC及苎麻织物遗态Al₂O₃陶瓷。并以制备的遗态陶瓷为增强体,通过控制浸渗气氛、金属体积分数、浸渗温度、浸渗时间及冷却方式等工艺参数,无压浸渗Cu制备遗态陶瓷/金属基复合材料。采用SEM、XRD、TEM、EDS、TG、比表面仪等测试分析方法,对苎麻织物遗态陶瓷进行相成分、显微结构、比表面积、孔径分布等进行研究,探讨遗态转化反应机理;同时对无压浸渗制备的苎麻织物遗态陶瓷/Cu基复合材料进行物相组成及微观组织研究,揭示Cu在氧元素辅助下的无压浸渗机理,以期为制备高性能的陶瓷/金属基复合材料奠定基础。主要研究内容及成果如下:通过纺织技术和模板原位转化法制备苎麻织物遗态SiC陶瓷,研究遗态转化工艺参数对其显微结构及物理性能的影响规律,并探讨薄壁模板的遗态转化机理。结果表明制备的遗态陶瓷保持了织物的宏观结构并复制了苎麻的微观管状结构,织物空隙、苎麻管状及颗粒孔隙的分级孔隙结构赋予遗态陶瓷高孔隙率和低密度属性;其遗态转化机理是碳在硅熔体溶解反应生成SiC的固-液-固（SLS）机制,最终颗粒尺寸及形核长大与液硅含量及模板的壁厚相关。对遗态转化工艺参数研究说明通过控制烧结温度、保温时间及C/Si质量比等遗态转化工艺参数可降低复合前驱体的体积收缩率,最大程度减少模板的重排过程,从而抑制热解过程中复合前驱体的开裂和翘曲,并能调控苎麻织物遗态SiC陶瓷的显微结构、遗态转化机理、电阻率及弯曲强度。结合纺织技术和模板替代法制备苎麻织物遗态Al₂O₃陶瓷,研究组织结构转变规律,提出无机聚合物浸渍转化机理。制备的苎麻织物遗态Al₂O₃陶瓷具有高孔隙率（76.5-78.8%）、低热导率(0.070-0.087 W·m^-1·K^-1)及稳定的介电性能;该模板替代遗态转变过程包括无机聚合物在苎麻纤维上的吸附、网络化、有机体氧化挥发及聚铝化合物的分解、遗态结构的收缩、Al₂O₃相变及长大等;其中浸渍无机聚合物中的铝含量影响遗态陶瓷的形貌、颗粒尺寸、孔隙结构和显气孔率、比表面积、孔径分布及热导率等性能。无压浸渗制备苎麻织物遗态Al₂O₃陶瓷/Cu基复合材料,研究其显微组织结构及Cu合金快速无压浸渗分级多孔遗态陶瓷的浸渗工艺参数,揭示氧含量、浸渗温度、浸渗时间、冷却方式等无压浸渗工艺参数对增强体结构完整性、复合材料的致密化程度及理化性能的影响规律;探讨了不同工参数作用下苎麻织物遗态Al₂O₃陶瓷/Cu基复合材料结构重组、组织转变及性能变化。结果发现氧含量决定金属Cu的浸渗速度,浸渗温度及浸渗时间影响浸渗速率、致密化程度和组织结构,而冷却速度决定复合材料的组织结构及增强体分布状态;对苎麻织物遗态Al₂O₃/Cu基复合材料的性能测试发现硬度表现出分区特性,快速冷却、高浸渗温度及长浸渗时间可以提高复合材料的硬度,其主要断裂方式为沿晶断裂,而机械结合的弱界面及孔隙缺陷导致较低的弯曲强度,并受Cu体积分数和浸渗时间影响。研究Cu-O-Al体系的反应热力学和动力学,揭示氧元素作用机理及浸渗机理。Cu-O-Al化学反应热力学计算表明氧元素通过吸附扩散降低铜熔体黏度,增强熔体的流动能力,同时参与Cu与Al₂O₃之间的化学反应改善两相润湿性,降低毛细润湿力,提高其渗透能力。采用Cu-O-Al反应浸渗体系的修正模型估算氧元素辅助下金属Cu无压浸渗速率,其实验值与理论值的不一致说明毛细润湿浸渗并非金属浸渗非均匀分布孔隙结构增强体的唯一方式。最后提出氧元素辅助下金属Cu的快速浸渗模型,浸渗过程包括氧化润湿阶段、熔体填充、快速浸渗阶段和结构重组阶段。快速浸渗过程中Cu-O熔体以渗流方式填充大孔隙,以毛细浸渗方式渗入小孔隙,其中孔隙临界尺寸为6γ^1/3/πρ^1/3,随后的闭孔结构或小孔隙-大孔隙结构,均以毛细润湿方式渗入,渗入速率受毛细润湿孔隙的尺寸决定。