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目前,应用最为广泛的SiC颗粒增强铝基复合材料的制备方法为粉末冶金和搅拌铸造法。在粉末冶金制备的复合材料中SiC颗粒一般分散较为均匀,颗粒含量精确可控,复合材料具有良好的近终成型性,可以减少后续的加工处理,制备温度较低,SiC颗粒一般不与基体发生有害界面反应。但在粉末冶金方法制备的复合材料内部往往存在较多的孔隙,基体与增强体之间的界面结合性能较差,在复合材料变形过程中增强体容易与基体之间发生界面脱黏,降低了复合材料在服役过程中的可靠性和稳定性。搅拌铸造法是另一种应用较为广泛的制备SiC颗粒增强铝基复合材料的方法,与粉末冶金相比,搅拌铸造法成本较为低廉、设备和工艺较为简单、可制备形状较为复杂以及尺寸较大的工件。但是SiC颗粒在复合材料凝固组织中分散性较差,颗粒易与铝合金熔体发生反应生成有害的Al4C3相,限制了复合材料的进一步发展和应用。国内外的研究工作者通过优化工艺参数,添加合金元素以及颗粒表面改性处理等方法试图解决以上问题,并在一定程度上取得了积极的进展。但搅拌铸造凝固组织中SiC颗粒的分散性、搅拌铸造以及粉末冶金制备的复合材料中界面反应的控制以及增强体与基体之间的界面结合仍是SiC颗粒增强铝基复合材料研究领域亟待解决的难题和研究热点。本论文针对SiC颗粒的分散、界面反应的控制以及增强体与基体之间的界面结合等问题,研究了SiC颗粒表面不同表面处理工艺对铝熔体在SiC表面的润湿性、界面反应和界面结合的影响规律及作用机制。优化出盐浴镀覆Ti5Si3镀层为SiC颗粒最佳的表面处理工艺,采用该工艺制备出SiC颗粒分散均匀、界面结合良好、力学性能和耐磨损性能优异的SiC颗粒增强Al2014复合材料。揭示出表面镀覆Ti5Si3的SiC颗粒在凝固过程中被α-Al捕获和镀层对SiC颗粒增强Al2014复合材料的强化机制。本文主要研究结果如下:1)揭示出SiC颗粒表面盐浴镀覆Ti5Si3镀层的反应机制及不同表面处理工艺对粉末冶金制备的SiC颗粒增强Al2014复合材料压缩性能的影响规律。i)SiC颗粒表面盐浴镀覆Ti5Si3的反应机制:C原子的扩散速度优于Si原子,C原子首先扩散出SiC表面进入熔盐,Ti原子与随后扩散出的Si原子相遇生成Ti5Si3层,并随着时间的延长而逐渐增厚。C原子扩散通过硅化物镀层的难度随镀层厚度增加逐渐升高,并在SiC/Ti5Si3界面处聚集。当C原子浓度超过一定值时,就会与金属Ti原子以及Si原子反应生成三元金属硅碳化合物Ti3SiC2。ii)揭示出SiC颗粒表面改性工艺对Al2014复合材料强塑性改善的顺序:盐浴镀覆Ti5Si3>盐浴镀覆Cr3Si和Ni2Si>化学镀覆Ni>预氧化和未处理。SiC颗粒表面改性对复合材料强塑性提高的机制:表面处理的SiC与Al2014基体之间界面结合的改善和复合材料致密度的提高。镀覆Ti5Si3处理的SiC颗粒增强Al2014复合材料的综合压缩强度和断裂应变最优,达到了806 MPa和23.2%。iii)优化出SiC颗粒盐浴镀覆Ti5Si3镀层的最佳工艺:Ti含量为10 wt.%,在1173 K的温度下烧结1.5 h。2)揭示出镀覆Ti5Si3的SiC颗粒粉末冶金法制备的Al2014复合材料比未处理SiC颗粒增强的复合材料具有更高致密度、弹性模量和强塑性的机制。i)复合材料界面演化过程:SiC/Ti5Si3/α-Al→SiC/Ti5（Si,Al）3/α-Al→SiC/Ti2（Al,Si）5/α-Al→SiC/Ti（Al,Si）3/α-Al→SiC/Ti Al3/α-Al。界面反应的机制为:Al原子依靠扩散进入Ti5Si3层形成Ti5（Si,Al）3固溶体,改变了晶格尺寸促进晶格转变,并随着扩散的进行逐渐转化为Ti2（Al,Si）5和Ti（Al,Si）3固溶体。ii)致密度提高的机制:Ti5Si3镀层显著降低铝熔体在SiC表面的接触角,有利于烧结过程中熔体在颗粒表面的铺展,降低了颗粒与基体之间的界面孔隙。iii)体积分数为15%镀覆Ti5Si3的SiC颗粒增强Al2014复合材料的弹性模量、压缩强度、断裂应变为104.8 GPa、756 MPa和16.6%,分别比未处理的颗粒增强复合材料提高7.9 GPa、109 MPa和5.4%。复合材料弹性模量和强塑性改善的机制主要为界面结合的改善和复合材料致密度的提高,提高了镀覆Ti5Si3的SiC颗粒对基体的变形约束作用,一定程度上避免了增强体与基体之间的界面脱黏。3)发现镀覆Ti5Si3的SiC颗粒通过粉末冶金制备的复合材料相比于未处理SiC颗粒增强的Al2014复合材料具有更为优异的耐磨损性能。i)当镀覆Ti5Si3处理的SiC颗粒的体积分数由5%增加到10%、15%和20%时,复合材料相对耐磨性相比于未处理SiC颗粒增强的复合材料分别提高了13.6%、15.9%、22.5%和32.1%。ii)揭示出复合材料耐磨粒磨损性能的改善机制:镀覆Ti5Si3处理提高了SiC颗粒与Al2014基体之间的界面结合强度和复合材料硬度,降低了磨损过程中磨粒侵入复合材料基体的深度,减少了颗粒与基体之间的脱黏和失效,更为有效地起到了耐磨增强相的作用。4)揭示出采用镀覆Ti5Si3的SiC颗粒搅拌铸造法制备的Al2014复合材料比未镀覆Ti5Si3的SiC颗粒增强的复合材料具有更为优异的强塑性和颗粒分散均匀性的机制。i)揭示出搅拌铸造制备镀覆Ti5Si3处理的SiC颗粒增强Al2014复合材料中SiC/α-Al之间的演化过程为:SiC/Ti5Si3/α-Al→SiC/Ti Al3/α-Al→SiC/Ti3Al C2/α-Al。ii)体积分数为4%镀覆Ti5Si3处理的SiC颗粒增强Al2014复合材料相比于未处理SiC颗粒增强的复合材料弹性模量、拉伸强度和断裂韧性分别提高了1.69 GPa、34 MPa和2.9%。弹性模量和强塑性提高的机制主要为SiC颗粒分散均匀性的提高和界面结合的改善,减少了颗粒与基体之间的界面脱黏,有利于复合材料变形过程中的均匀协调。iii)分析了颗粒增强金属基复合材料搅拌铸造制备过程中颗粒加入、搅拌分散和凝固过程三个阶段颗粒之间以及颗粒与熔体或凝固界面之间的受力和相互作用,提出了熔体与增强体之间润湿性的提高对颗粒在复合材料基体中分散性提高的“三段性机制”:a)颗粒加入阶段,润湿性的提高有利于熔体在增强体表面铺展,促进颗粒被熔体捕获;b)搅拌分散阶段,润湿性的改善提高了颗粒团聚所需克服的能量势垒,促使陶瓷颗粒在熔体内自稳定;c)凝固阶段,润湿性的提高降低并改变了颗粒被凝固界面捕获的阻力,促使颗粒被液/固界面捕获,降低凝固体系总能量。iv)首次得到了在常规凝固条件下大部分SiC颗粒均匀分散于α-Al晶粒内部的铝基复合材料。揭示出镀覆Ti5Si3的SiC颗粒分散均匀性的提高和被―捕获‖进入α-Al晶粒内部的机制:Ti5Si3镀层显著改善了Al2014熔体在SiC颗粒表面的润湿性,大幅提高了颗粒在加入过程中被熔体裹挟进入熔体的效率;提高了SiC颗粒相互团聚所需克服的能量势垒,促进颗粒在搅拌分散过程中的自稳定性;降低了凝固过程中液固界面对SiC颗粒的推挤排斥作用,促进了颗粒被凝固界面所捕获进入α-Al晶粒内部。本论文开发出一种SiC颗粒盐浴镀覆Ti5Si3镀层的方法,有效地改善了铝合金熔体在SiC颗粒表面的润湿性,提高了SiC颗粒在复合材料基体中的分散均匀性、颗粒与基体之间的界面结合性,有效地控制了两者之间有害的界面反应,提高了复合材料弹性模量、强塑性和耐磨性。揭示出SiC颗粒在凝固过程中分散性机制、复合材料强塑性提高的机制以及耐磨性改善的机制。为进一步调控SiCp/Al复合材料组织和提高性能提供了一定的技术和理论借鉴。