A356合金是一种典型的铝硅铸造合金,由于铸造流动性好、耐大气腐蚀、热膨胀系数低等,在汽车工业领域中得到了广泛的应用。随着汽车轻量化技术的发展,对铝合金的力学性能提出了更高的要求,然而传统的铝合金仍存在强度、延伸率较低的问题。通过加入增强颗粒,特别是原位纳米颗粒,形成颗粒增强A356铝基复合材料,可以有效地改善A356合金的微观组织,提高其强度、硬度。因此本研究利用Al-纳米SiO2体系,在高能超声辅助下,采用放热弥散(XD)和重熔稀释相结合的方法原位制备出高强度、高塑性的纳米α-Al2O3p/A356复合材料,并对其进行挤压铸造成型。本文探索了 Al与纳米SiO2的反应机理,系统研究了复合材料显微组织和力学性能的变化规律,得到以下结论:等温与非等温模式下的动力学研究表明,Al和纳米SiO2可以自发发生原位反应。当保温温度为900℃,保温时间为30min时,该体系即可反应完全,生成纳米α-Al2O3和Si,无其他有害副产物产生。通过高能球磨和冷压成型形成Al-SiO2坯块,然后采用XD法获得纳米α-Al2O3p/Al预制体,在高能超声的辅助下,将复合材料预制体重熔稀释,成功制备出0.3vol.%、0.5vol.%和0.8vol.%纳米α-Al2O3p/A356复合材料,其中,α-Al2O3颗粒呈球形,平均尺寸为80nm。纳米α-Al2O3颗粒对复合材料中的共晶Si和α-Al相的二次枝晶臂有细化作用,且随着颗粒体积分数增加,共晶Si和二次枝晶臂的长度先减小后增加。当颗粒体积分数为0.5%时,纳米α-Al2O3颗粒的细化效果最好,此时,共晶Si最长的长度为18μm,二次枝晶臂间距为16-18μm。对颗粒含量为0.5vol.%的纳米α-Al2O3p/A356复合材料进行挤压铸造成型研究显示,随着挤压压力的增加,复合材料的组织更加致密。当压力达到80MPa时,重力铸造易形成的气孔和疏松完全消失,Si相得到细化,α-Al树枝晶破碎成尺寸更细小的枝晶。但纳米α-Al2O3颗粒的分布无明显变化,说明挤压铸造不易影响颗粒的分散。经过T6热处理后,复合材料中的共晶Si球化、钝化,Si相的分布更加均匀。室温拉伸和硬度检测表明,当挤压压力为80MPa时,0.5vol.%纳米α-Al2O3p/A356复合材料的力学性能最优,T6态下其抗拉强度、延伸率及硬度分别为315MPa,6.28%和131.5HV,与重力铸造相比分别提高了 16.23%、30.83%、15.04%,与相同工艺条件下的A356基体合金相比分别提升了 25%、62.27%、7.52%。对T6态材料拉伸断口研究表明,重力铸造下基体A356和纳米α-Al2O3p/A356复合材料的断裂形式主要以脆性断裂为主,经80MPa的挤压铸造后材料断口表面大块的解理台阶被细化成尺寸细小、分布均匀的准解理台阶,韧窝数量增加,基体和复合材料趋向于韧性断裂,与材料的塑性较高相吻合。