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在铝基体中加入增强体可以大幅度提高其强度,但是不可避免地导致塑性的劣化。因而获得强度和塑性同步提升的铝基复合材料一直以来都是人们所关注的热点之一。近年来的研究发现,在铝中引入层错或微孪晶这样一些面缺陷,能够在一定程度上改变铝的变形行为,实现强度和塑性的同时提升。但目前而言,在铝中引入层错或孪晶的工作大多出现在纳米晶或纳米薄膜中,在尺寸较大的块体材料中未见报道过。本文在课题组多年铝基复合材料研究经验的基础上,提出了依靠Si C纳米线搭建纳米空间,填充铝液制成铝基复合材料,利用SiC纳米线和铝基体的热应力诱导层错或孪晶形成的技术路线。在制备的复合材料中发现大量层错及微孪晶,表现出非常优异的力学性能。本文采用压力浸渗法制备了30vol.%SiCnw/Al复合材料,为进一步提高复合材料的力学性能对其进行了应力均匀化和三向热约束变形处理。本文通过基于ANSYS有限元模拟平台对复合材料基体中的残余应力分布状态进行了模拟,可以看出:纳米线的间距越窄,基体中的残余应力越高;随着距界面距离的增大,应力逐渐减小;尖端处更容易出现应力集中。残余应力分布的这些特征与实验中观察到:体积分数足够高的SiCnw/Al复合材料中才能观察到层错;距离界面越远,层错宽度越窄;“竹节状”纳米线更容易诱导产生层错这样一些现象完全吻合,从而证实了铝基体中的层错是由残余应力诱导得到的。本文对复合材料界面应力状态和微观组织进行了研究,通过分子动力学的模拟研究,构建起了铝中残余应力水平和广义层错能（GSFE）以及全位错扩展行为之间的关系,再现了复合材料基体中层错形成的过程。微观组织的研究结果表明,垂直于密排面的拉应力能够在一定程度上降低铝的稳定层错能（γSF）,并扩大稳定层错能和非稳定层错能（γUSF）之间的差值,为层错的出现及稳定存在创造条件。在复合材料力学性能及强化机制的研究中,借助分子动力学方法研究了层错和位错之间的相互作用以及层错自身的运动特征,从而总结出了层错实现强化的机制。层错对铝基体的强化主要是通过强制改变位错本来的滑移方向、形成不可动的位错锁和阻碍位错运动实现的,层错对位错的“吸纳”作用在很大程度上避免了位错的塞积和应力集中,从而提高了继续进行塑性变形的能力。除此之外,全位错扩展形成了层错改变了全位错自身的运动特征,使其发生交滑移变得更为困难。综合这些因素来看,层错的存在确实能够实现铝基体塑性和强度的同步提升,是一种有效的强韧化机制。