晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维，直径通常为0.05～10微米，长径比为7～30，晶须基本为单晶体，微观缺陷很少，因此晶须具有高强度、高模量，还具有介电、导电、超导电等性质。常见的晶须增强体有碳化硅（SiC）、无机盐类（Al₁₈B₄O₃₃、Mg₂B₂O₅）、氧化锌（ZnO）、氮化硅（Si₃N₄）、三氧化二铝（Al₂O₃）、硼化钛（TiB₂）、碳化钛（TiC）等。常见的金属基体有铝基、镁基、钛基、铜基、镍基等。以SiC、Al₁₈B₄O₃₃等晶须为代表的金属基复合材料已应用到机械、电子、化工、国防、能源、环保等领域。

晶须增强金属基复合材料的增强体晶须的加入方式，有人工外加方法和基体合金中原位自生方法两种。在外加方法中，晶须的分散是制备技术的关键步骤。由于晶须是细小的棒状体，通常混乱交叉团聚在一起，故分散比较困难。常用的晶须分散技术主要有球磨分散、超声分散、溶胶凝胶法分散等。球磨分散和超声分散主要是借助外加机械力将纠结在一起的团聚体打开。球磨分散还可以让某些长径比较大、分枝较多的晶须减少分枝并降低长径比。溶胶凝胶法则是借助胶体这一特殊介质的电化学作用，使晶须均匀分散，最终制得分散均匀的成型体。

除了这些分散方法之外，还需借助合适的分散介质、分散剂以及pH值的调整等来改变晶须的表面状态，以消除晶须之间的化学吸附，达到均匀分散的目的。

对于不同的金属基体种类，所适用的晶须类型是不同的，应以获得良好的润湿性又不产生严重的界面反应为选择晶须的依据，如铝基复合材料多使用SiC、Al₁₈B₄O₃₃、Si₃N₄晶须；钛基复合材料常采用TiB₂、TiC晶须。

晶须增强金属基复合材料的制备方法主要有以下3种。

①固态法，包括粉末冶金法、放电等离子烧结法等。固态法的反应温度低，不容易发生界面反应，工艺简单，成本低，因此应用较为广泛。但是固态法在混粉过程中容易造成晶须的断裂，降低晶须的长径比；并且制备的复合材料的致密度通常低于液相法，而且只能制备低体积分数（通常小于30%）的复合材料。

②液态法，主要包括压力浸渗，无压浸渗，喷射沉积（喷射沉积更接近固液混合法）等方法。液态法制备的复合材料致密度相对较高。但是液态法的制备温度高，容易在增强体和基体之间发生界面反应。

③原位自生法，例如，制备钛基复合材料，通过加入的单质相之间的放热反应，可以原位生长TiB₂和TiC晶须，形成原位自生晶须增强钛基复合材料。这类材料的晶须增强体与基体界面结合良好，分散均匀，性能提高明显，但是晶须的含量不多。

晶须具有非常优异的强化和韧化效果，这除了晶须本身具有极高的强度外，还和晶须增强金属基复合材料的强化、韧化机理有关。影响晶须增强金属基复合材料强度、韧性的主要因素有界面状态、体积分数、晶须排列方式和分布。

①界面状态，在金属基复合材料中，合理的界面结合状态有助于增强体发挥应有的强化、韧化作用。在晶须与基体金属保持适度界面结合强度的情况下，长棒状的晶须能够阻止复合材料中裂纹的扩展，提高断裂韧性，其机理主要有以下3种：桥接机理，当裂纹扩展到晶须时，在裂纹尖端形成一个桥接区，形成一个闭合应力，阻止裂纹的进一步扩展从而增加材料的断裂韧性；裂纹偏转机理，当裂纹扩展到晶须时，裂纹的扩展方向发生变化，由于晶须与基体间的结合而使裂纹沿晶须方向扩展，这样既增加了形成新表面的面积又不会使裂纹超过其临界尺寸，从而提高复合材料的断裂韧性；晶须拔出机理，当晶须从金属基体中拔出时，克服摩擦力做功而吸收能量，提高材料的断裂韧性。因此，晶须增强金属基复合材料通常具有高强度和高塑性。

②体积分数，随着晶须体积分数的增加，复合材料屈服强度、弹性模量、加工硬化率提高，但是塑性和韧性变差。晶须增强金属基复合材料的强度随晶须体积分数的升高而升高，但是当体积分数达到30%～40%时，由于基体没有足够的塑性变形空间来释放局部内应力，复合材料在达到稳定的塑性流变和正常的断裂强度之前便可能产生断裂，因而实际强度反而可能降低。

③晶须排列方式和分布，经过挤压变形处理的晶须增强金属基复合材料，由于晶须的取向沿挤压方向可以定向排列，因而其纵向强度会进一步提高，更有利于发挥晶须的承载作用，但横向强度相应下降。

以单晶结构的高强度、高模量陶瓷晶须作为增强体，增强铝或铝合金而制备出的复合材料。几乎所有的商用铝合金都可与晶须通过压力浸渗法或粉末冶金法复合。晶须增强铝基复合材料可以采用挤压、轧制、锻造、旋压等传统热加工工艺进行二次加工，并可进行车、铣、刨、磨、钻、线切割等机械加工。该类复合材料的主要特点是高比强度、高比刚度；具有较好的中温强度（使用温度可达300℃）；耐磨损、抗疲劳；具有良好的导电、导热性能；耐特殊环境，如放射性、高真空等；具有近似各向同性的性能。主要缺点是价格昂贵。

用高强度、高刚度晶须增强镁或镁合金而制成的复合材料。晶须增强镁复合材料密度小、减振降噪性能优异，还具备优异的耐高温、耐磨性能及很好的塑性加工性能，某些性能如比强度、比模量虽然不及长纤维增强的复合材料，但与未被增强的镁相比，也有很大的提高。良好的性能和相对低廉的成本使其在航空、航天及汽车零件上有着极为广阔的应用前景，可做发动机的活塞、连杆、飞机起落件及潜水所用的结构件等。但镁基复合材料的塑性和耐腐蚀性能是其实际应用的主要障碍。

以晶须增强钛或钛合金而制成的复合材料。具有良好的高温性能，与传统钛合金相比，具有更高的强度、模量、耐磨性、耐热性及服役温度，使用温度较钛合金基体提高100～200℃；与传统的耐热钢、镍基高温合金相比，具有更低的密度和优异的耐腐蚀性，有望在500～850℃应用环境中替代钢或镍基高温合金，可减重约40%；与连续纤维增强钛基复合材料相比，具有各向同性、制备简单、可变形加工的优势；与钛铝金属间化合物相比，具有更高的室温塑性及可塑性加工优势。因此，晶须增强钛基复合材料在航空、航天领域具有广泛的应用前景。