陶瓷基複合材料具有優良的效能，如高強度、高硬度、高彈性模量、熱穩定性等。被認為是理想的耐高溫結構材料。介面為陶瓷基複合材料的一個重要組成部分，其組織結構、力學效能和失效規律直接影響複合材料整體的力學效能，所以介面特性的研究對陶瓷基複合材料力學效能的影響具有重要意義。
陶瓷基複合材料介面的作用主要為：
(1) 傳遞作用
：介面層需要具備一定的強度，將載荷由基體傳遞至主承力結構增強纖維；
(2) 隔離作用
：在高溫或者有氧環境下，介面層可以抑制基體和纖維之間的擴散反應，導致結合強度增加，保持材料優異的韌性；
(3) 保護作用
：減緩和避免纖維在製備過程中因高溫或化學反應引起的損傷；
(4) 應力緩釋作用
：裂紋由基體傳遞至介面層時，在介面處或者介面層內部發生偏轉，拓展裂紋傳遞的途徑，提升材料的強度和韌性。
陶瓷基複合材料的介面一方面應強到足以傳遞軸向載荷並具有高的橫向強度；另一方面要弱到足以沿介面發生橫向裂紋及裂紋偏轉直到纖維的拔出。
介面的結合形式主要有 ：
（1）機械結合
，即摩擦結合。它決定於纖維的比表面和粗糙度。同時，複合材料中內應力，如纖維與基體間熱膨脹係數不同而產生的殘餘熱應力，也是形成這種結合的重要原因，它在陶瓷基複合材料中起著很重要的作用；
（2）化學結合。
因此應儘量避免這種結合；
（3）互擴散結合。
纖維與基體間的互擴散程度主要取決於兩種的化學性質，這種互擴散不僅導致纖維與基體間的較強結合，而且還大幅度降低纖維本身的效能；
（4）物理結合。
主要是指範德華力和氫鍵。實驗證明，以機械結合和物理結合為主的介面結合易使複合 材料具有較好的力學效能，因此這兩種結合方式是較為理想的介面結合方式。
陶瓷基複合材料在高溫下，基體和原子擴散增強，更容易在介面形成固溶體和化合物，韌性較差。此時，其介面為一定厚度的反應區，與基體和鋼筋結合較好，但通常是脆性的，嚴重製約了其優良的效能和實際應用。因此，提高陶瓷材料的脆性是陶瓷基複合材料發展的主要課題之一。為了提高複合材料的韌性，必須改善材料破壞時所消耗的能量，尋找新的吸能機制。因此，陶瓷基複合材料的強韌化可以作為一種新的能量吸收機制來提高其韌性。陶瓷基複合材料的強韌化技術主要有纖維增韌或晶須增韌、相變增韌、自增韌和奈米顆粒增韌等。
（1）纖維或晶須增韌：
增韌機理主要是纖維（晶須）的拉伸和橋聯作用，纖維（晶須）增韌的作用取決於 纖維（晶須）和陶瓷基複合材料的結合強度、排列方式、纖維含量和長度/直徑比等。任何固體材料在 負載下（靜態或衝擊）吸收能量的方式不外為兩種：材料變形和新表面的形成。對於脆性基體和纖 維，允許變形很小，所以變形吸收的斷裂能很小。為了提高材料的能量吸收率，只能增加斷裂面， 即增加裂紋擴充套件路徑。
（2）相變增韌：
主要用於提高陶瓷材料的斷裂韌性和抗彎強度。增韌機理主要包括：裂紋尖端的 應力場引起的體積膨脹和斷裂表面吸收能量，相變誘發的殘餘壓應力，防止裂紋的增長使他們轉動、 分叉，相變誘發微裂紋和晶粒細化。由於碳化矽陶瓷具有優異的力學效能、低的熱導率和良好的抗 熱震性，使其成為一種有前途的新型結構陶瓷。
（3）自韌化：
自增韌是晶須或短纖維的增韌效果，將新增劑或晶種引入使其生長為板狀或棍棒的形 態從而產生增韌效果，增韌機理主要包括晶粒拔出、裂紋橋接、裂紋偏轉等。在燒結過程中，新增 劑在晶界形成液相，誘導晶粒長大。有兩個原因：第一，與晶體表面和液體表面的潤溼性不同，其 具有不同的晶體表面能，致使晶粒在不同方向上生長；第二，晶界處液相不連續造成液相傳輸帶來 的不同，致使晶面生長速度不同。從現有的研究結果來看，採用球磨方式引入晶種誘導晶粒長大，獲得最佳的斷裂韌性是比較成功的。
（4）奈米顆粒增韌：
奈米顆粒增韌是近年來最常用的增韌方法之一。與傳統的微米級顆粒相比，奈米顆粒具有比表面積大、表面能高的優點，有助於降低燒結溫度，加快緻密化程序。用金屬或金屬顆粒作為增韌相，不僅可以細化晶粒，改善燒結效能，可以以各種不同的方式阻止裂紋擴充套件，如金屬粒子的拔出、塑性變形和裂紋橋聯、偏轉、釘扎等。利用顆粒增韌劑製備顆粒增韌陶瓷基複合材料，有利於提高複合材料的抗彎曲輕度和斷裂韌性，其原料的均勻分散及燒結緻密化都比短纖維及晶須複合材料簡便易行。
陶瓷基複合材料已廣泛應用於刀具、滑動部件、發動機零件、能量元件等領域。法國採用長纖維增強碳化矽複合材料對製造高速列車制動部件，其具有良好的摩擦磨損特性，取得了滿意的效果。但有一個致命弱點就是具有脆性。當它處於應力狀態時，會開裂甚至斷裂，導致材料失效，因此嚴重限制其作為結構材料的應用。
具有高強度、高彈性的纖維和基體複合，是提高陶瓷基複合材料韌性和可靠性的有效方法，可以防止裂紋的產生及擴充套件，從而獲得具有優良韌性的纖維增強陶瓷基複合材料。
碳纖維具有比強度高、比模量高、高溫力學效能好、熱效能好等優點，在惰性氣氛下2000℃時基本保持強度不變。碳纖維增強碳化矽複合材料用於提高材料在斷裂過程中的強度，如纖維拔出、纖維搭橋、裂紋偏轉等，使材料表現為非脆性斷裂。纖維增強材料的引入是提高材料斷裂韌性的有效方法之一。因此，碳纖維及其織物加固技術已成為今年來複合材料的研究熱點。
參考資料：《碳纖維增強碳化矽陶瓷基複合材料的研究進展》
