氧化铝（Al2O3）增强铝基复合材料（AMCs）由于低密度、高比刚度、高比强度和优异的热稳定性而受到广泛关注。然而外加法制备Al2O3增强AMCs中存在增强体分散性差和润湿性差等问题限制了 Al2O3增强AMCs的发展和应用。原位法由于增强体颗粒小、分布均匀而且与基体界面结合良好,能够有效避免了外加法中存在的一系列问题,因而成为金属基复合材料的主流制备方法。但是目前原位法制备Al2O3增强AMCs的研究中仍存在一些尚未突破的难题:其中通过金属铝与金属氧化物发生置换反应原位制备Al2O3增强AMCs存在反应温度高,反应过程不可控并且容易产生其他反应产物的问题;通过控制氧化法制备Al2O3增强AMCs虽然能够实现Al2O3含量可控,但是由于纯铝基体强度较低,导致AMCs强度进一步提升受到限制。针对以上问题,本论文在课题组提出的控制氧化法的基础之上,结合复合体系合金化的思想,通过高能球磨和分步氧化法相结合的方式（控制氧化法）,在混合粉末制备阶段实现基体中Al2O3的可控制备并引入合金元素铜（Cu）。在此基础上,结合放电等离子烧结（SPS）技术、热挤压和热处理工艺制备增强体含量可控的原位自生Al2O3增强的Al-Cu基复合材料。通过对复合材料的微观组织、界面结合特性、室温力学性能等进行表征与分析,深入探讨了合金元素Cu对原位γ-Al2O3增强AMCs组织及性能的影响规律,并阐明了复合材料的强化机制。基于本论文提出的研究思路,实验通过在混合粉末制备阶段控制其氧化过程,调控基体中的Al2O3含量并引入合金元素Cu。结果表明,Al2O3含量随着球磨时间和氧化次数的增加而增加,在球磨4 h通气氧化一次条件下,复合材料中的γ-Al2O3含量为1.3 vol.%,而在球磨12 h通气氧化三次条件下,复合材料中的γ-Al2O3含量达到4.1 vol.%。通过微观组织分析发现,在引入合金元素Cu后,在一次颗粒边界上生成分布尺寸较大的金属间化合物Al2Cu相（θ相）,在经过T6热处理后,大尺寸的θ相在固溶时效过程中,以尺寸细小的θ’相析出并弥散的分布在基体中,而原位生成的纳米γ-Al2O3以短晶须状均匀分布在基体中。随着基体中γ-Al2O3含量的增加,复合材料的力学性能显著提高。当γ-Al2O3含量为4.1 vol.%时,引入Cu元素后硬度达到81.5 HV,相比未加Cu提高了 25.8%;屈服强度和抗拉强度分别达到190 MPa和303 MPa,相较于未加Cu分别提高了 3.8%和19.8%;电导率相比于未引入Cu元素的略有降低,降低了 12.1%。复合材料在经过T6热处理后力学性能得到了进一步提升,在球磨12 h后,复合材料的硬度达到111 HV,屈服强度达到274 MPa,抗拉强度达到400 MPa,相较于γ-Al2O3/Al复合材料分别提升了71.3%、49.7%和58.1%,并且延伸率能够保持在6.4%。通过对γ-Al2O3/Al-Cu复合材料界面分析发现,材料中的γ-Al2O3、θ相、θ’相与Al基体之间界面结合良好,在复合材料塑性变形过程中可以起到有效的载荷传递作用,提升复合材料的强度。综合分析γ-Al2O3增强Al-Cu基复合材料的强化机制,主要包括析出强化、Orowan强化、细晶强化、载荷传递和热错配强化。引入合金元素Cu热处理后析出细小而弥散的θ’相提升基体强度以及原位生成的纳米γ-Al2O3起到Orowan强化、细晶强化、载荷传递等强化效果使得γ-Al2O3/Al-Cu复合材料表现出优异的力学性能,该研究成果为高性能原位自生铝基复合材料的研究和应用提供了实验参考和理论依据。