碳化钛多孔陶瓷不仅具有高硬度、良好的化学稳定性和热稳定性以及与铁基材料界面结合良好，可用于制备耐磨损、耐腐蚀的碳化钛陶瓷/铁基复合材料，同时，因其孔隙率高、比表面积大和导电性好等，可实现过滤、催化反应、吸附等多种功能，广泛应用于航空航天、生物医学、环境保护、能源化工等各个领域。但由于孔隙分布难以控制，且在孔隙率较高的同时强度偏低，成为该类多孔陶瓷材料获得良好应用的重要瓶颈。本文首先以陶瓷/铁基耐磨材料为应用背景，采用造孔剂法和泡沫浸渍法制备出具有通孔结构的多孔碳化钛陶瓷，研究了造孔剂层铺法对孔隙数量及均匀分布有效控制的工艺方法，分析了制备工艺对多孔陶瓷组织及性能的影响规律；同时，采用反应烧结法制备了可作为汽车尾气催化剂载体的多孔碳化钛陶瓷，研究了原料配比、增强颗粒等对多孔陶瓷组织及性能的影响机制，分析了高孔隙率多孔碳化钛陶瓷强度提高的颗粒增强机理。获得以下主要结论：
1）以碳化钛粉末为骨料、镍粉为粘结剂，尿素为造孔剂，采用粉末冶金法制备出孔径大小、孔隙数量及分布可控的多孔碳化钛陶瓷。模压过程中引入层铺法布料，该法可控制造孔剂分布及宏孔之间的孔筋尺寸，进而制备出宏孔分布均匀且相互连通的多孔陶瓷。多孔碳化钛陶瓷中宏孔与微孔共存。镍含量增加，模压压力提高，烧结温度升高或保温时间延长，均会减少基体中的微孔数量，提高基体的致密度，从而提高多孔碳化钛陶瓷的弯曲强度。当直径为2mm的造孔剂添加量为50wt.%，镍含量为20wt.%，在1500℃烧结1h时所得多孔陶瓷的开孔隙率为59.97%，弯曲强度高达33.78MPa。
2）以二氧化钛粉末和酚醛树脂为原料，采用有机泡沫浸渍工艺制备出了具有三维网络通孔结构的泡沫型多孔碳化钛陶瓷。当C/Ti比不同时，均可获得纯碳化钛相的泡沫碳化钛陶瓷，但所得到泡沫碳化钛陶瓷的晶格常数不同。C/Ti值降低，空位增多，晶格常数减小，同时，碳化钛的晶粒尺增加，孔隙率降低，孔筋致密度提高，抗压强度提高。当C/Ti值为0.6，在1500℃保温2h时，TiC泡沫陶瓷的孔隙率为75.2%，抗压强度为1.05MPa。提高烧结温度或延长保温时间均可以促进固相反应过程，同时提高抗压强度。
3）以二氧化钛粉末、炭黑、酚醛树脂为原料，采用反应烧结法制得非化学计量比TiCx多孔陶瓷。烧结温度较低时，当x值较低时，TiCx的晶粒表面均干净、光滑，无明显小颗粒出现。当x值较高时，TiCx陶瓷颗粒上存在更小的碳化钛颗粒，这些小颗粒与基体之间存在大量位错。随着x值由0.5增加至0.99，TiCx的平均晶粒尺寸降低，由TiC0.5时的231nm降低至TiC0.99时的198nm，孔隙率由72.98%增加至75.32%。由于晶粒尺寸减小对强度的提高量大于孔隙率增加对强度的降低量，因此，弯曲强度呈现出增加的趋势，由2.16MPa增加到5.05MPa。TiCx陶瓷的断口形貌表明，x值较低时，低温烧结试样表现为晶间断裂，高温烧结试样为晶间断裂和穿晶解理断裂。当x值较高时，无论是低温烧结还是高温烧结，断裂方式均为晶间断裂。
4）以二氧化钛、炭黑与酚醛树脂为原料，原有碳化钛粉末为增强颗粒制备出多孔碳化钛陶瓷。随着TiC添加量的增加，碳化钛陶瓷中次生碳化钛晶粒尺寸增加，烧结体密度增加，孔径尺寸增加，孔隙率降低。弯曲强度随碳化钛量的增加呈现先增加后减小的趋势，当碳化钛添加量为30%时，弯曲强度达到最高值54.97MPa，此时孔隙率为49.48%。宏观断口形貌表明，未添加碳化钛粉末时，断口表面粗糙度随着裂纹扩展方向逐渐增大，分别出现镜面区、雾状区和锯齿带；由于增强颗粒的偏转作用，添加TiC增强颗粒的断口无镜面光滑的表面特征。次生碳化钛晶粒的断裂形式为晶间断裂。当裂纹穿过原有碳化钛颗粒时，会发生裂纹偏转、碳化钛晶粒的晶间断裂和穿晶解理断裂三种失效形式。