本文以无压烧结法合成的多孔Si₃N₄陶瓷为预制体,采用液态铝压力浸渗法制备了Si₃N₄/2024Al复合材料。研究了增强体含量变化（18.8-34.5 vol%）及时效处理对复合材料显微结构及力学性能的影响规律,实现了其力学性能的优化;测定了复合材料的热膨胀系数和热导率,并对其进行了模型计算。XRD分析结果表明,多孔Si₃N₄陶瓷中Si₃N₄的α→β转变量随气孔率的增加而增加。Si₃N₄/2024Al复合材料的显微组织均匀,无宏观缺陷;铝合金基体在复合材料中呈条状分布,晶粒细小;增强体颗粒中存在有少量层错;铝合金基体与Si₃N₄增强体的界面干净整齐,没有界面反应物存在。495°C/1h固溶+175°C时效试验结果表明,Si₃N₄/2024Al复合材料的峰时效时间较2024Al合金提前;析出相在远离Si₃N₄增强体区域密度较高,尺寸较大。Si₃N₄/2024Al复合材料的维氏硬度和弹性模量复合混合定律。未经时效处理的复合材料,其拉伸强度随增强体含量的增加呈现先增大后减小的趋势,最高达330MPa;断裂韧性随增强体含量增大而减小,弯曲强度随增强体含量的增大而增大,最大值分别为11.3MPa·m1/2和540MPa;压缩强度也随增强体含量的增大而增大,10-3S-1变形速率的条件下的抗压强度达到650MPa。时效处理可进一步提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度,分别达434MPa和705MPa,与时效前相比分别提高31.5%和30.5%。Si₃N₄/2024Al复合材料具有较低的热膨胀系数和较高的热导率,并表现出随增强体含量增大而减小的趋势。试验测得的室温的热膨胀系数和热导率均分别为< 4.2×10-6K-1和>90 W·m-1·K-1。