AA6111合金具有密度小、中等强度、优异的耐腐蚀性能、抗疲劳性能和良好的成型加工性等一系列优点,是当前汽车工业使用最广泛的轻合金车身材料。但是,随着节能与新能源汽车的快速发展,在减轻汽车自重的条件下对其安全使用寿命提出了更高的要求,而常规AA6111合金已无法再满足汽车轻量化材料高强高韧、高模量的性能需求。近年来,国内外研究学者致力于通过稀土微合金化来进一步提高铝合金的强度,但单一的稀土强化效果是有限的。因此本论文提出稀土微合金化与纳米陶瓷颗粒复合强化铝合金新技术,通过熔体直接反应法制备原位纳米ZrB2颗粒与稀土（Ce+Zr）协同强化AA6111基复合材料,研究其微观组织演变和力学性能的变化规律并探讨其强韧化机制。微观组织分析表明:原位合成的纳米ZrB2颗粒多数以团簇的形式分布在晶界处,少数分布在晶内,颗粒大多呈现四边形形貌,平均尺寸为92.1 nm。随着纳米ZrB2颗粒的引入,基体晶粒组织由不规则形貌的树枝晶向细小等轴晶转变,且随着ZrB2颗粒质量分数的增加,复合材料平均晶粒尺寸表现出先减小后增加的趋势。在原位纳米ZrB2颗粒增强AA6111基复合材料基础上引入稀土（Ce+Zr）,可以发现复合材料微观组织均匀性得到有效改善。稀土Ce可以取代原本晶界上Al Fe Si相中的部分Fe原子,形成亮白色的断续状Al Ce Si相,从而改善了长条状粗大脆性相Al Fe Si的形貌。引入稀土Ce、Zr后会形成Al11Ce3、Al3Zr粒子以及同时富含Ce和Zr金属间化合物,这些稀土粒子相与基体界面共格性良好,可以作为异质形核核心起到细化晶粒的作用。在原位纳米ZrB2颗粒、Al11Ce3和Al3Zr粒子的协同作用下,复合材料的晶粒细化效果最好,平均晶粒尺寸由基体合金的98.9μm减小至31.4μm,与基体合金相比减少了68.2%。不同轧制工艺下复合材料微观组织分析表明:ZrB2np/AA6111-Ce-Zr复合材料中颗粒团簇和稀土析出相经轧制后被有效破碎并沿着轧制方向呈流线型重新均匀分布。轧制变形量和温度均会对颗粒团簇的形貌产生重要影响。随着轧制变形量的增加,颗粒团簇数量和尺寸减少,细长颗粒团簇条带数量增多且颗粒团簇条带之间的间距减小,复合材料的微观组织致密化程度增加。但当轧制温度过高时,对颗粒团簇的改善效果不明显。复合材料在轧制过程中发生动态再结晶过程,随着轧制变形量和轧制温度的增加,动态再结晶程度增加,细小等轴晶增多。不同轧制变形量和温度对晶粒尺寸有着显著影响,轧制变形量越大,晶粒平均尺寸越小。但轧制温度过高时,复合材料中晶粒出现再次长大的趋势。力学性能分析表明:ZrB2颗粒的引入可以显著提高AA6111合金的抗拉强度和延伸率,当ZrB2颗粒含量为3 wt.%时,力学性能最好。稀土Ce对AA6111合金强度和塑性都有明显的提升效果,当Ce添加量为0.3 wt.%时,强化效果最佳。Zr虽然可以明显提高合金的强度,但对塑性的改善效果有限,当Zr的添加量为0.3 wt.%时,合金综合力学性能最好。在此基础上,通过原位合成技术制备的ZrB2np/AA6111-Ce-Zr复合材料在纳米陶瓷颗粒和稀土析出相两种强化相协同作用下抗拉强度和延伸率分别提高至331.3 MPa和12.7%,较基体分别提升了24.8%,76.4%。在轧制变形量80%,轧制温度450℃条件下,原位纳米ZrB2颗粒与稀土（Ce+Zr）协同强化AA6111基复合材料获得最佳力学性能,抗拉强度和延伸率分别为368.9 MPa和22.3%,与未变形复合材料相比,分别提高了11.3%和75.6%。强韧化机制分析表明:原位纳米ZrB2增强颗粒、Al11Ce3和Al3Zr粒子可以有效的细化晶粒尺寸,使得复合材料单位面积内晶粒数量增多,应力集中程度得到缓解,防止了因应力集中萌生裂纹的现象,使复合材料在断裂前承受塑性变形的能力提高,材料的塑韧性得到改善。复合材料强化机制主要为细晶强化、Orowan强化和CTE强化。轧制态复合材料的强化机制主要为细晶强化、位错强化、纳米陶瓷颗粒与稀土析出相协同强化。