随着先进技术在汽摩制造业的广泛应用,汽车和摩托车发动机对活塞材料的中高温性能提出了更高的要求。铝基复合材料具备高比强度、高模量、高导热导电性、膨胀系数小、耐磨性好、高温强度高、表面稳定性好等优异性能,能够较好满足高性能发动机对活塞新材料的需求。而陶瓷强化铝基复合材料中的强化相为复合材料的制备、成形和机加工、成本控制及回收再生带来了一系列的问题,使其难以推广应用。因此,寻求一种面向汽车和摩托车发动机活塞、能克服陶瓷强化缺陷的金属间化合物颗粒强化铝基复合材料,具有显著的工程应用潜力。以新近获得专利保护的工艺路线为手段,本课题以金属间化合物形貌演变与控制为主要对象,通过气体雾化亚快速凝固、雾化粉末预压成形和粉末预成形块半固态挤压铸造三个工艺步骤制备出新型Al₃Ni强化铝基复合材料,研究工艺过程中金属间化合物形貌演变规律。为此,本文对获得的材料进行了以下研究:气体雾化亚快速凝固工艺阶段凝固速率对Al-Ni合金显微组织的影响;粉末预成形工艺阶段气体雾化Al-Ni合金粉末的压制特性以及该工艺对合金粉末显微组织的影响;粉末预成形块半固态挤压铸造工艺对合金显微组织的影响,以及粉末的凝固速率对铸态复合材料硬度及弯曲性能的影响,并对观察到的实验结果进行了理论分析。组织观察表明,采用上述工艺可以明显细化Al-Ni合金的晶粒,使合金的Al₃Ni相由常规凝固方式下的粗大板条状转变成细小均匀的树枝晶状;在粉末预成形过程中Al₃Ni树枝晶被破碎,在随后的半固态挤压铸造中成为尺寸高度均匀的粒状Al₃Ni相。性能检测表明:亚快速凝固制粉的凝固速率能细化铸态复合材料中的Al₃Ni相晶粒尺寸,显著提高了铸态材料的硬度和弯曲性能。