金属镁及其合金是一类具有一系列优异性能的轻质金属结构材料,具有比强度高、电负性高和良好的机械性能而在航空、航天、3C产品等领域拥有广泛的应用前景。但因其强度不高、弹性模量较低等因素极大的限制了镁合金的应用。为满足结构件对高力学性能、高弹性模量镁合金复合材料的需求,寻找理想的增强相,探索制备性能更好的镁合金复合材料成为研究热点。碳纳米管性能优异,加入到镁合金基体,具有细晶强化、应力转移、热配错强化等作用。Ti₃AlC₂是具有层状结构的三元碳化物,具有金属和陶瓷的优异性能,加入到镁合金基体能有效改善镁合金强度、弹性模量等力学性能。本文尝试将碳纳米管强化AZ91D镁合金和Ti₃AlC₂弥散强化AZ91D镁合金相结合,制备CNTs/Ti₃AlC₂/AZ91D复合材料,较系统地研究了复合材料的显微组织、相组成和力学性能,并对复合材料的强化和断裂机制进行了初步探讨和分析。本文采用自蔓延高温合成法制备了高纯的Ti₃AlC₂陶瓷,通过XRD成分分析,Ti₃AlC₂陶瓷的纯度为98.14%。研究了碳纳米管和Ti₃AlC₂陶瓷的预处理和化学表面镀铜,确定了增强相化学镀铜的最佳工艺。研究了碳纳米管和Ti₃AlC₂陶瓷表面镀铜的显微结构以及相组成。通过化学镀铜处理改善碳纳米管和Ti₃AlC₂陶瓷与AZ91D镁合金基体的界面结合能力。采用热压烧结法制备了CNTs/Ti₃AlC₂/AZ91D复合材料,通过原料粉体的差热分析,确定了复合材料的烧结温度。研究了镀铜处理的增强相复合材料与未镀铜增强相复合材料之间的性能变化规律,并用X-射线衍射仪和扫描电镜研究了复合材料的相组成和显微结构。研究结果表明,在热压烧结温度为500℃,镀铜CNTs含量为1%,镀铜Ti₃AlC₂含量为25%时复合材料的综合性能最佳。复合材料的弹性模量、拉伸强度、屈服强度和延伸率分别提高了120.30%、25.72%、126.50%和36.84%,弯曲强度和压缩强度分别为337.92MPa和436.27MPa,相对密度为99.11%,硬度为78.7HBW。复合材料内部物相为Mg、Ti₃AlC₂和Al₁₂Mg₁₇相,镀铜增强相的复合材料内部出现了界面结合产物AlCuMg相。增强相在基体内分布均匀,出现网状分布的特征。其断裂方式表现为混合断裂,其强化机制主要为热配错强化、Orowan强化和细晶强化机制。