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天然贝壳是由纳米级尺度的软硬相片层交替堆积而成,这一特定的结构使其在韧性方面比同组分的均匀材料提高了几个数量级。受天然贝壳软硬相片层结构的启发,本论文采用冷冻铸造法,制备出层状结构的TiC陶瓷坯体,通过对浆料浓度的调节实现了对陶瓷坯体片层厚度和孔隙率的控制。然后采用压力浸渗技术将熔融态Al及Al合金渗入到TiC陶瓷坯体中,制备出软硬相片层交替排列的Al/TiC及Al合金（6061Al、ZL107）/TiC层状复合材料。最终制备出的Al/TiC层状复合材料既具有优秀的韧性,也具有良好的强度,达到了仿高强韧性生物材料的目的。其中,本文主要研究结果如下:（1）随TiC含量从15vol.%、25vol.%增加到35vol.%,陶瓷片层逐渐变厚,坯体抗压强度提高。同时,发现陶瓷片层的一侧存在连接相邻片层的陶瓷桥连,这有利于控制金属与陶瓷片层间的剪切力,提高金属与陶瓷片层间的摩擦阻力,进而提高坯体强度。（2）随陶瓷体积分数提高,Al/TiC层状复合材料的抗弯强度（355?500MPa）、线弹性断裂韧性KIC(13.6?15.8MPa·m1/2)、抗拉强度（160?304MPa）、弹性模量（100?136GPa）提高,而弹塑性断裂韧性KJC(81.0?32.9MPa·m1/2)降低。（3）Al/15vol.%TiC层状复合材料在断裂过程中存在裂纹偏转、钝化、桥接、前沿褶皱等多种增韧机制,能更好分散裂纹尖端前沿处应力集中,减缓裂纹扩展速度,使其以多裂纹模式断裂,达到增韧效果。Al/25vol.%TiC、Al/35vol.%TiC层状复合材料的增韧效果稍差,且以单裂纹模式断裂,因而KJC值较低。（4）反应产物TiAl3的尺寸和数量也影响复合材料的韧性,其在高体积分数的Al/TiC层状复合材料中尺寸更大且数量更多,对材料韧性的损害也更严重。（5）采用粉末冶金法制备了均匀致密的Al-TiC（15,25,35vol.%）复合材料,其抗弯强度（428–679MPa）普遍高于Al/TiC层状复合材料,但是由于颗粒之间缺少足够的韧性区,导致其断裂韧性及断裂功显著低于相应体积分数的层状复合材料。（6）6061Al/TiC层状复合材料的抗弯强度、断裂韧性KIC随陶瓷体积分数提高而增大,但断裂功降低。且与相同陶瓷体积分数的Al/15vol.%Ti C层状复合材料相比,前者抗弯强度更高,但断裂韧性KJC更低。（7）随陶瓷体积分数提高,ZL107/TiC层状复合材料的抗弯强度、断裂韧性KIC、断裂功逐渐降低。ZL107/TiC层状复合材料裂纹优先沿界面反应产物Ti（Al,Si）3生长,而不是在金属层以及陶瓷层内扩展。（8）随浸渗源延性（Al>6061Al>ZL107）的提高,同陶瓷体积分数的Al基/TiC层状复合材料的断裂韧性和断裂功逐渐提高,且合金中随Si含量的提高,脆性反应产物（TiAl3或Ti（Al,Si）3）逐渐增多,对层状复合材料韧性的损害逐渐增大。