煤碳燃烧排放的粉煤灰是目前造成我国雾霾天气的主要元凶之一,研发高附加值的粉煤灰再利用产品是燃煤消耗企业采取高效环保技术回收粉煤灰减少污染的根本保证。因此,本文设计了一种三步液态模锻工艺,用于加工制备具有高附加值应用前景的粉煤灰多孔陶瓷/A356双连续相复合材料。该复合材料的多孔陶瓷增强体采用粉煤灰为主要原料,通过有机泡沫复制法制备得到。整个液态模锻工艺包括三个步骤:填充、液态锻压和保压。在填充步骤中采用了不同的浇注温度(700和780℃),在液态锻压的步骤中采用了不同的模锻压力(0、40、80和120MPa),分析了浇注温度、模锻压力和粉煤灰多孔陶瓷增强体对复合材料微观结构的影响。此外,还分析了烧结温度、氧化铝含量、浆料固相率以及聚氨酯海绵模板孔径对有机泡沫复制法制备的粉煤灰多孔陶瓷增强体性能的影响。为了对粉煤灰多孔陶瓷/A356双连续相复合材料的摩擦磨损行为和腐蚀行为进行表征,对复合材料进行了干摩擦磨损测试和腐蚀测试,并分析了复合材料的磨损机理和腐蚀机理。粉煤灰多孔陶瓷的主相是莫来石陶瓷。在粉煤灰中添加5%的淀粉和不同质量百分比含量(0、23.34、38.12和45.76%)的氧化铝粉末组成陶瓷配方,分别制备固相率为65%的陶瓷浆料,以30PPI的聚氨酯海绵为模板制备多孔陶瓷坯体,坯体分别在1300、1400、1500和1600℃温度下烧结得到多孔陶瓷样品。性能测试结果显示,随着烧结温度的升高,所有样品的孔隙率下降,孔茎密度、线收缩率和抗压强度升高,添加了38.12%氧化铝粉末的配方在1600℃下烧结得到的多孔陶瓷样品在所有样品中具有最高的线收缩率、孔茎密度和抗压强度。因此,添加了38.12%氧化铝粉末的陶瓷配方在1600℃下烧结得到的多孔陶瓷最适合用于复合材料的三维网络增强体。聚氨酯海绵和浆料固相率对粉煤灰多孔陶瓷的孔隙结构和抗压强度有显著影响。用固相率为50%、55%、60%和65%的陶瓷浆料,孔径为20、30和40PPI的聚氨酯海绵为模板分别制备了粉煤灰多孔陶瓷样品。性能测试结果表明,随着陶瓷浆料的固相率增加,多孔陶瓷的抗压强度提高;随着聚氨酯海绵孔径增大,多孔陶瓷的抗压强度减小。模锻压力对复合材料的微观结构有显著影响。随着模锻压力的增大,复合材料的两相界面结合越来越好,80MPa及以上的模锻压力可以对A356基体从液态冷凝到固态时产生的收缩进行完全补缩,形成良好的界面,获得陶瓷/金属两相在三维空间连续分布并紧密结合的复合材料。另外,模锻压力在A356基体冷却的过程中不仅促进了热传导,而且使得液态A356基体过冷,因此细化了晶粒。但是,进一步加大模锻压力到120MPa,容易造成粉煤灰多孔陶瓷增强体的孔茎骨架被破坏。对复合材料在室温下进行了pin-on-disc干摩擦磨损测试。采用的摩擦副是轻质耐磨材料AlN陶瓷片,摩擦轨道的直径为36mm,pin状样品磨面直径大小为4.5mm,施加的载荷大小分别是8、14和20N,滑动摩擦速度是100转/min。结果表明,复合材料的耐磨性好,在20N的载荷下磨损率不到A356铝合金的一半,摩擦系数比A356铝合金的更稳定更高。在摩擦时,多孔陶瓷对基体起到了良好的保护作用,降低了A356基体的磨损,因此,该复合材料在耐磨制动领域具有良好的应用前景。另外,该复合材料的磨损机理主要是刮擦磨损。随着载荷的增大,复合材料的摩擦系数和磨损率增大。随着粉煤灰多孔陶瓷的孔径增大或者体积分数增大,复合材料的摩擦系数增大,磨损率减小。对复合材料在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀性能采用电化学法和浸泡法进行了测试。结果表明,复合材料的多孔陶瓷孔径越大,陶瓷体积分数越高,耐腐蚀性能越好。利用SEM扫描电镜观察样品的浸泡腐蚀形貌,利用EDS能谱检测腐蚀产物。分析结果表明,复合材料的腐蚀主要是界面的腐蚀和A356基体的点蚀。界面的腐蚀是由于界面发生应力腐蚀产生缝隙,然后导致缝隙腐蚀发生。A356基体中主要含有合金元素铁和铜,富铁相和富铜相与周边的铝基发生电偶腐蚀,在A356基体表面上形成点蚀。复合材料的多孔陶瓷孔径越大,界面越少,界面腐蚀越少。复合材料的陶瓷体积分数越高,A356基体相越少,点蚀越少。