Al-Si、Al-Si C复合材料是优良的低热膨胀复合材料,广泛应用于航空航天、精密电子设备的等领域。然而,用于低热膨胀的Al-Si或Al-Si C复合材料,其调节热膨胀系数的第二相本身是正膨胀使得当前最先进的Al-Si C复合材料的热膨胀系数仍在7×10-6/K左右,大大高于Si基底的4.5×10-6/K。本课题采用负热膨胀的Zr W2O8作为第二相,开展低热膨胀Al/Zr W2O8复合材料的制备、组织结构和热膨胀机理研究。本文首先通过放电等离子烧结法制备了Al/Zr W2O8复合材料,研究了烧结温度、保温时间和加压方式等工艺参数对复合材料组织结构与性能的影响,并优化工艺制备出致密度较高的Al/Zr W2O8复合材料。结果表明,复合材料致密度随着烧结温度的提高先增加后降低,在550℃时致密度达到最大值（95.4%）;致密度随保温时间的延长先增加后降低,在保温时间为5 min时致密度最高;在降温时加压会使得致密度降低。采用烧结温度525℃、保温时间5 min、降温时不加压的工艺所制备的复合材料致密度为92.9%,此时复合材料中γ-Zr W2O8的含量为24.2%。在此基础上,进一步研究了Zr W2O8含量对Al/Zr W2O8复合材料性能的影响。随着Zr W2O8含量的增加,样品的平均热膨胀系数几乎呈线性降低。含70 vol.%Zr W2O8的复合材料热膨胀系数达到负值(-0.77×10-6/K),本研究的不同钨酸锆体积分数的Al/Zr W2O8复合材料的热膨胀可调控区间为-0.77～7.26×10-6/K。对70 vol.%Zr W2O8的低热膨胀复合材料进行热循环过程分析。研究了不同退火温度对复合材料结构转变的影响,结果表明复合材料的服役温度应低于400℃。在25～300℃进行多次热膨胀循环测量,得到的热膨胀曲线最大差值为4.4×10-9K-1,表明热膨胀系数趋于稳定。DSC和原位XRD测试表明热循环过程中在157℃发生二级相变。利用有限元模拟软件建立铝基钨酸锆复合材料的模型,分析了温度、应力和相变之间的关系。结果表明,当升温至120℃时,铝基体框架在三维方向的应力不一致超过屈服极限,发生塑性变形;降温至80℃时发生相变,是由于界面处钨酸锆的压应力超过200 MPa。