与传统的微米颗粒增强铝基复合材料相比,原位亚微米/纳米颗粒增强铝基复合材料除了具有高比模量、高比强度、良好的耐磨性等优点外,还能维持基体合金的塑性,使其在汽车、航空、航天等领域具有广阔的应用前景。然而,由于亚微米及纳米颗粒本身具有的物理、化学特性,使得该类铝基复合材料的制备变得复杂而困难,其难点一方面在于亚微米/纳米颗粒与基体合金的润湿性差,另一方面是亚微米/纳米增强相难以均匀分散。为了较好地解决上述问题,本文采用熔体直接反应法,结合高能球磨、热轧和高能超声的辅助作用,成功制备了原位亚微米MgAl₂O₄颗粒增强6061Al基复合材料,并采用热挤压技术对复合材料进行塑性变形,研究了热挤压和热处理对复合材料组织和性能的影响,分析了热挤压和热处理态复合材料的强韧化机制。SiO₂-Al预制体的制备过程中,高能球磨使亚微米SiO₂颗粒均匀地分布在纯铝粉表面,通过对其热轧制备出了组织致密的SiO₂-Al预制体。反应颗粒的添加过程中,由于SiO₂-Al预制体中的亚微米SiO₂颗粒表面吸附的气体被消除,提高了反应颗粒与铝液的润湿性,使其能顺利进入铝熔体中。将含亚微米SiO₂颗粒的熔体保温并辅以高能超声处理,成功制备了原位亚微米MgAl₂O₄颗粒增强6061Al基复合材料。复合材料的铸态微观组织分析表明:通过亚微米SiO₂颗粒反应生成了亚微米及纳米MgAl₂O₄颗粒,其主要分布于基体晶界处。这些原位颗粒与基体间的界面洁净,且与基体结合良好。随着MgAl₂O₄含量的增加,分布于晶界处的颗粒增多,这是受凝固过程中的固-液界面推移机制所致。与基体合金相比,复合材料的晶粒尺寸明显减小。随着颗粒含量的增加,复合材料的晶粒由粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶,晶粒尺寸由不含增强颗粒时的272.3μm降至2.0wt.%MgAl₂O₄颗粒时的74.4μm,其中晶粒尺寸的变化程度随着增强颗粒含量的增加而降低。热挤压态复合材料微观组织分析表明,热挤压变形处理的作用有:（1）减少或消除铸造气孔等缺陷而提高复合材料致密度;（2）碎化、细化脆性第二相而减少其对基体的割裂作用;（3）致使基体发生动态再结晶而细化晶粒;（4）让增强颗粒沿着挤压方向上重新分布而提高颗粒的分散性。热挤压变形工艺对复合材料的微观组织有显著的影响,相对较佳的热挤压工艺是:挤压比为16、挤压温度为450℃。在此工艺下可有效地消除铸造缺陷、细化脆性第二相,获得均匀细小的等轴晶组织。热处理态复合材料微观组织分析表明:经过热处理后,复合材料基体中产生弥散分布的纳米析出相。复合材料的力学性能研究表明:相较于6061Al基体,复合材料的拉伸性能均有很大的提升。铸态原位1.5wt.%MgAl₂O₄/6061Al基复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为254 MPa、151 MPa和20.8%,相较于6061Al基体,对应增幅分别为34.3%、62.4%和26.8%。热挤压态原位1.5wt.%MgAl₂O₄/6061Al基复合材料（挤压比:16,挤压温度:450℃）的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为282 MPa和171 MPa,与铸态相比,增幅分别为11.0%和11.7%。此外,热挤压态复合材料的伸长率随着变形量的增大而增大,而随着挤压温度的提高先增后减。（T6+挤压）态复合材料的拉伸强度显著提高,同比其挤压态,原位1.5wt.%MgAl₂O₄/6061Al基复合材料的抗拉强度和屈服强度从282 MPa和171 MPa分别增至384 MPa和277 MPa,增幅分别为36.2%和59.2%。另外,复合材料的硬度均呈现出随着颗粒含量增加而增大的趋势,在（T6+挤压）态下复合材料的硬度增幅最明显。复合材料的强韧机制分析表明:铸态、挤压态及（T6+挤压）态下,复合材料综合性能的提高是由于Orowan强化、细晶强化、位错强化和承载强化协同作用的结果。