通过热处理对颗粒增强铝基复合材料的微观组织进行调控,是改善材料性能的重要途径。颗粒增强铝基复合材料相比基体铝合金,由于加入了增强颗粒,不仅直接影响原子的扩散路径,而且引入界面、应力、位错等多种影响材料固溶时效行为的条件。这将显著影响材料的固溶时效过程中的组织变化规律,进而影响材料性能的变化规律。然而,目前增强颗粒对铝基复合材料固溶时效行为影响的试验结果和理论解释中存在较大的争议,严重影响颗粒增强铝基复合材料的发展。此外,相比传统外加颗粒方法制备的复合材料,原位自生微纳米TiB₂颗粒增强铝基复合材料中颗粒在尺寸、分布、与基体的界面等方面都有明显的特点,因此在热处理过程中,颗粒对材料组织和性能的变化会产生独特的影响。为了进一步了解原位自生颗粒对铝基复合材料固溶时效行为的影响规律以及原理,并且据此优化热处理工艺,从而提高材料的力学性能,本文对原位自生TiB₂/2009复合材料的固溶时效行为进行了较深入的研究。在复合材料的固溶处理研究中,发现复合材料中“颗粒第二相团聚体”结构严重影响材料的固溶行为,创新性地提出了在复合材料初始熔化温度之上进行高温固溶的方法。研究结果表明:团聚体内的可溶性第二相难以通过共晶温度以下的固溶处理溶解,常规温度长时间固溶处理导致晶粒长大,引起材料的力学性能降低;提高固溶温度至共晶温度以上,可以促进原位自生TiB₂/2009铝基复合材料内残留的可溶性第二相的溶解,增强固溶效果,从而提升材料的拉伸性能、高周疲劳极限、冲击韧性等多种力学性能;随着材料中团聚体尺寸的增大,团聚体内可溶性第二相溶解的难度增大,高温固溶对复合材料力学性能的改善效果更显著;高温固溶处理中,由于颗粒的作用,低熔点组织的熔化现象被局限在团聚体内部区域,这有效降低了低熔点组织的熔化对材料力学性能的损害。基于扩散理论,通过在可溶性第二相与基体的界面处引入了阻碍扩散路径的颗粒层,建立了复合材料固溶理论模型,揭示了复合材料团聚体内可溶性第二相的固溶过程的物理本质。计算结果表明:团聚体内被颗粒包围的可溶性第二相固溶所需的时间相比直接与基体全面接触的合金中的可溶性第二相大幅度延长,团聚体以外的基体中的溶质原子浓度较低,因此需要更高的温度才会出现液相。在复合材料的时效处理研究中发现,复合材料时效呈现双阶段的时效特征。复合材料经过固溶淬火处理后,由于颗粒与铝基体热膨胀系数的差异,引起在颗粒附近的基体中存在一个位错密度较高的区域,这导致复合材料时效过程中,材料时效相的分布出现“颗粒诱导富/贫析出区”。基于经典的形核长大类型的扩散型相变理论,引入了颗粒引起的界面和位错的影响因素,建立了复合材料时效的理论模型,揭示了“颗粒诱导富/贫析出区”的产生原理和过程:颗粒附近区域具有较高的位错密度,该区域的时效进程加快;其相邻区域内溶质原子浓度和空位浓度降低,时效进程减慢。这种现象会通过形成贫析出区,损害材料的力学性能。提高复合材料的固溶温度能够增强固溶效果,从而得到更高的过饱和度的基体,因此可以增大贫析出区内的形核率,从而提高其析出相密度,改善“颗粒诱导富/贫析出区”特征,提升复合材料的力学性能。提高固溶温度从500℃至510℃,时效至峰值强度的状态（180℃,14 h）下,材料的屈服强度从459 MPa提升到476 MPa、抗拉强度从564 MPa提升到597 MPa,延伸率从8.8%提升到10.7%。对材料进行预深冷时效处理,增大了颗粒与铝基体热膨胀系数差异引起的位错密度,强化了析出相分布的“颗粒诱导富/贫析出区”特征,引起了材料的抗拉强度和延伸率的降低。在时效之前进行合适的预变形处理,可以在复合材料中产生分布均匀的位错,使得材料在时效过程中生成了分布均匀的析出相,基本消除“颗粒诱导富/贫析出区”现象,提升材料的力学性能。固溶淬火后,对复合材料进行变形量为3%的预拉伸处理之后进行180℃,1 h的人工时效,复合材料得到综合性能较好的拉伸性能,屈服强度509 MPa、抗拉强度620 MPa,延伸率11.1%。