本文探索了1vol.%nano-SiCp/AZ91复合材料的高能超声制备工艺,并对复合材料进行热挤压变形。采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等研究了铸态及挤压态复合材料的显微组织与界面结构、热挤压变形过程中纳米颗粒与基体组织的演变规律,并通过常温与高温拉伸试验研究了铸态及挤压态复合材料的常温与高温力学性能。传统的半固态搅拌法可以制备出性能良好的微米颗粒增强镁基复合材料,而在加入高能超声后,则可以制备出颗粒分布均匀的纳米颗粒增强镁基复合材料。通过观察显微组织,证实了纳米SiC颗粒在晶粒内部分散均匀,同时在晶界处也存在少量的团聚;纳米SiC颗粒与基体合金中结合良好,无明显界面反应产生。高能超声与纳米SiC颗粒协同作用后,复合材料基体合金的晶粒得到了显著的细化,同时有利于提高力学性能的层片状共析第二相所占面积也有显著的增加,这是区别于普通的微米级颗粒增强复合材料的一大特点。通过透射电镜观察发现,基体镁合金和层片状第二相Mg17Al12都与纳米SiC颗粒保持一定的位向关系,而且第二相与纳米颗粒的分布有一定的重合,这说明在熔体凝固形核的过程中,基体合金与第二相都会优先以纳米颗粒作为形核点形核;而且纳米颗粒可以钉扎晶界,阻碍晶粒长大,从而可以显著地细化基体合金的晶粒。对复合材料与基体合金进行室温拉伸性能测试表明,与基体合金相比,采用高能超声辅助机械搅拌方法制备出的1%nano-SiCp/AZ91复合材料的强度与塑性同时得到了提高。同时,研究表明,在加入超声前后的合金与复合材料中,层片状第二相的数量与材料的抗拉强度的变化非常吻合,说明层片状第二相对抗拉强度的影响有着显著的影响。对高体积分数的纳米颗粒增强镁基复合材料的显微组织研究表明,随着颗粒体积分数的增加,晶粒尺寸逐渐减小,但是材料中的颗粒团聚逐渐增多。颗粒团聚的不利影响超过了颗粒引起的强化效果,导致了复合材料的弹性模量与屈服强度提高,抗拉强度与延伸率却有所下降。对层片状第二相观察表明,随着纳米颗粒体积分数的增加,共析第二相数量明显减少。这说明在复合材料凝固的过程中,共析第二相只能以弥散分布的纳米SiC颗粒为核心形核析出,而颗粒团聚的增多则阻碍共析第二相析出。热挤压可以进一步改善纳米颗粒分布,消除部分纳米颗粒团聚;挤压温度越高,颗粒分布越弥散。纳米SiC颗粒可以降低复合材料的动态再结晶温度;同时,弥散分布的纳米SiC颗粒可以有效地钉扎晶界,阻碍晶粒长大,并释放位错促进形核。因此,350℃挤压的复合材料的颗粒分布比300℃和250℃均匀,晶粒也更加细小。对合金与复合材料挤压后的力学性能测试表明,随着挤压温度的升高,合金的强度提高,塑性降低;而复合材料的强度与塑性同时提高,说明纳米颗粒对基体合金的增强作用非常明显。而随着体积分数的增加,复合材料的屈服强度和弹性模量提高,抗拉强度几乎不变,但是延伸率有所减少;这可能是由于颗粒体积分数较高,团聚比较严重,热挤压还不足以消除原始铸态复合材料中的团聚。