晶須（Whisker）是長在銀、銅等金屬上的像霉菌類的物質(zhì)，早就被人們發(fā)現(xiàn)與認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)50年代初，人們發(fā)現(xiàn)，它由幾乎沒有任何缺陷的強(qiáng)度接近于晶體理論值的材料，因而受到科技界的普遍關(guān)注。晶須又叫須晶，直徑為微米或亞微米級(jí)的、長徑比在10以上的單晶體。它可以從溶液、熔體中或固體上生成，也可以通過氣相沉積法制取。無機(jī)類晶須是共價(jià)鍵化合物，強(qiáng)度高，彈性模量大，對溫度的依賴關(guān)系小，化學(xué)性能穩(wěn)定，而磨性強(qiáng)，是一類優(yōu)秀的復(fù)合材料增強(qiáng)體。Sicw晶須增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料已獲得較為廣泛的應(yīng)用。
Sicw/Al合金材料的彈性模量
向鋁及鋁合金中加入Sicw可以明顯提高其彈性模量和強(qiáng)度。熱處理對Sicw/Al合金彈性模量的影響不大，而提高Sicw的體積分?jǐn)?shù)可以獲得更高的彈性模量，而且晶須對提高強(qiáng)性模量的貢獻(xiàn)比顆粒的更大。晶須體積分?jǐn)?shù)為8%~20%時(shí)，Sicw/A合金復(fù)合材料的彈性為88Gpa~130Gpa，比基體鋁合金5456的提高了30%~70%，擠壓的Sicw/Al合金復(fù)合材料縱向彈性模量可以得到進(jìn)一步的提高，但模向彈性模量則有所降低。Sicw/Al合金復(fù)合材料的壓縮、拉伸彈性模量相等。有關(guān)研究顯示，晶須體積份數(shù)Vf較低時(shí)，基體材料的屈服強(qiáng)度越高，復(fù)合材料彈性模量增高幅度越顯著。
Sicw/Al合金復(fù)合材料的強(qiáng)度
Sicw/Al合金復(fù)合材料的強(qiáng)度性能與晶須含量、排列與分布、界面狀態(tài)、基體合金種類，以及熱處理狀態(tài)等有關(guān)。雖然Sicw/Al合金復(fù)合材料的比例極限與鋁合金的相近或甚至更低，但其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度卻遠(yuǎn)高于基體鋁合金的。
基體的屈服強(qiáng)度及狀態(tài)對SiCw/AI合金材料強(qiáng)度性能有很大影響，對有固溶強(qiáng)化效應(yīng)的5456合金和可時(shí)效強(qiáng)化的2124合金為基體的SiCw/AI合金復(fù)合材料的研究顯示，基體合金的強(qiáng)度越低，其相應(yīng)復(fù)合材料強(qiáng)度提高副度越大。但2124基體合金有時(shí)效強(qiáng)化作用，有T4、T6、T8三種狀態(tài)，因此在Vf相同時(shí)，SiCw/2124的強(qiáng)度比SiCw/5456復(fù)合材料的大。還有一種退火狀態(tài)0。復(fù)合材料的熱處理狀態(tài)也是影響其強(qiáng)度的主要因素之一。SiCw/2124復(fù)合材料經(jīng)退火0、自然（室溫）時(shí)效T4、145℃/10h人工時(shí)效T8及160℃/10h人工時(shí)效T6處理后，其屈服強(qiáng)度依次按T8、T4、T6、0狀態(tài)下降。對于20%SiCw/2124復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度竟比0狀態(tài)的高約500MPa。此外，基體合金的欠時(shí)效處理比過時(shí)效處理更明顯提高復(fù)合材料的強(qiáng)度，而其斷裂強(qiáng)度值相近。這一方面說明復(fù)合材料中基體的熱處理對其低應(yīng)變區(qū)的強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度）的影響更加突出，另一方面也說明除沉淀強(qiáng)化以外，還存在其他強(qiáng)化因素，如松弛位錯(cuò)強(qiáng)化、位錯(cuò)林強(qiáng)化等。
研究還發(fā)現(xiàn)，基體鋁合金的強(qiáng)度過高，增強(qiáng)體的加入反而降低復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度。因?yàn)榛w材料強(qiáng)度高時(shí)，復(fù)合材料變形時(shí)增強(qiáng)體承受很高外載，在早期材料制備過程中受損傷的SiC晶須很容易破斷，導(dǎo)致復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度下降和低應(yīng)力破斷。
影響SiCw/AI合金復(fù)合材料強(qiáng)度的另一個(gè)重要因素是晶須的體積分?jǐn)?shù)，晶須體積分?jǐn)?shù)增升，一方會(huì)略微提高材料的比例極限；另一方面因晶須間距縮短，源短化應(yīng)力（surce-shorting stress）增強(qiáng)，材料具有更高的加工硬化率，因而可以較大程度提高復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度。研究顯示，只要復(fù)合材料有足夠的塑性實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)度最大值，SiCw/AI合金復(fù)合材料的強(qiáng)度就會(huì)隨SiC晶須體積分?jǐn)?shù)上升而增加。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為30%~40%時(shí)，由于基體鋁合金在達(dá)到穩(wěn)定的塑性流變與正常的抗拉強(qiáng)度之前便可能發(fā)生斷裂，因而實(shí)際強(qiáng)度的增高幅度反而會(huì)下降。
影響復(fù)合SiCw/AI合金強(qiáng)度的另一因素是晶須取向。擠壓材料的縱向抗拉（斷裂）強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步升高，而橫向抗拉強(qiáng)度則有所下降，縱向抗拉強(qiáng)度比橫向的約高20%，SiC晶須取向?qū)?fù)合材料的屈服強(qiáng)度影響不大。
SiCw-AI合金界面狀況也對SiCw/AI合金復(fù)合材料強(qiáng)度有影響。研究SiCw/2124合金得票材料界面的析出相對拉伸性能影響的科學(xué)家認(rèn)為，過時(shí)效處理使抗拉強(qiáng)度與應(yīng)變下降，是因?yàn)榻缑嫣幬龀鱿郤（AI2 CuMg）使晶須實(shí)際承受載荷增大，晶須易斷裂，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能下降。