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金属基复合泡沫材料是金属基体与空心微珠复合而成的一种多孔复合材料,它具有许多优异的性能,如轻质、高比强度和比刚度、高阻尼、高吸能能力、吸声、隔热、隔音等,其中,由于空心微珠的球壳增强作用,使金属基复合泡沫具有比传统泡沫金属更高的吸能能力,在吸能缓冲、防撞减振、防爆抗震的汽车、公共安全、航空航天、军事装备及船舶等领域具有广阔的应用前景。目前,国内外学者对金属基复合泡沫材料的组成、制备方法、性能及应用做了广泛的基础研究,但系统研究重力渗透工艺制备大颗粒空心微珠填充的金属基复合泡沫较少有报道,本论文以Al-Si-Cu-Mg铝合金为基体,粒径为0.5-2 mm的氧化铝空心微珠为填充材料,采用重力渗透法制备铝基复合泡沫材料,采用正交试验方法,研究了空心微珠粒径、渗透温度、渗透时间三个因素对铝基复合泡沫材料的显微组织、准静态压缩性能及吸能性能的影响规律及机理。此外,还考察了基体合金化元素以及热处理工艺对铝基复合泡沫的显微组织和压缩性能及吸能性能的影响规律及机理。主要结果如下:（1）采用正交试验考察了空心微珠粒径、渗透温度及渗透时间对铝基复合泡沫的组织形貌,准静态压缩性能及吸能性能的影响。结果表明,随渗透温度的增高及渗透时间的延长,复合材料基体的Al2Cu、Si、Q（Al-Si-Cu-Mg）相发生粗化,而Al-Fe-Si相长成针棒状。空心微珠和金属基体的界面也随着渗透温度提高及渗透时间延长,界面形貌从弧形变为折线形,微珠球壳因反应而残缺严重。对数据进行计算、极差分析,结果获得各个因素对四个吸能指标的影响作用大小规律为:抗压强度方面,微珠粒径>渗透温度>渗透时间;平均平台应力方面,微珠粒径>渗透时间>渗透温度;比吸能方面,微珠粒径>渗透时间>渗透温度;吸能效率方面,渗透时间>渗透温度>微珠粒径。进行F检测,发现微珠粒径对比吸能有显著影响。优化的重力渗透法工艺是:空心微珠粒径0.5-1 mm,渗透温度750℃;渗透时间60 min。这种搭配获得的铝基复合泡沫的压缩性能及吸能性能分别为:抗压强度为77.4MPa,平均平台应力为77.3 MPa,比吸能27.6kJ/kg,吸能效率63.0%。（2）在上述参数优化基础上,考察了基体合金添加Ni元素对复合泡沫显微组织、压缩性能及吸能性能的影响,结果发现随Ni添加量的增加,Al3Ni强化相粗大且数量增多,而Al2Cu相逐渐减少,Al-Si-Fe相也减少。准静态压缩试验结果表明,添加Ni后复合泡沫的抗压强度虽然比未添加Ni的要高,但是平均平台应力下降,比吸能也下降,压缩吸能性能最好的是添加2wt.%Ni,平台应力及比吸能分别为71.1 MPa和25 kJ/kg。分析认为,Ni的加入形成的Al3Ni金属化合物相提高了基体材料的抗压强度,但增加了基体材料的脆性,压缩屈服后裂纹扩展速度快,压缩平台剧烈起伏抖动,导致了压缩性能和吸能性能的下降。（3）对铝基复合泡沫材料进行了正火和退火热处理,结果表明,正火处理后复合泡沫基体针状的Al-Fe-Si消失,共晶硅形态由长条状转变为均匀分布的颗粒状,同时细小的Al2Cu相重新析出并弥散分布。随退火处理时间的延长,Si相先由长条状向颗粒状转变,再由颗粒状向粗大长条状转变;而Al2Cu析出相尺寸和数量均逐渐增大,退火2h样品的Si相及Al2Cu相形态及分布最佳。热处理后最高抗压强度为120.2 MPa,平均平台应力为95.3 MPa,吸能能力为61.9 MJ/m3,比吸能为33.5 kJ/kg,吸能效率为70.6%,分别比铸态提高了55.3%、21.3%、23.3%、31.1%、12.1%。说明热处理后释放了残余压应力以及改善了基体强化相的形态及分布,提高了复合泡沫材料的压缩性能和吸能性能。本文制备的铝基复合泡沫的比吸能达到或超过了许多近年来文献报道的铝基复合泡沫的比吸能,表明本文通过实验优化后的一些参数可为工业化生产提供借鉴及参考。