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采用搅拌铸造法制备碳纳米管（CNTs）／ZM5复合材料，并研究其工艺特点。测试复合材料在铸态、T4态以及高温条件下的机械性能，并利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）对复合材料显微组织和断口形貌进行观察和分析，着重从提高碳纳米管在ZM5基体中的界面润湿性和分散性入手，细致地研究了碳纳米管加入量对复合材料常温机械性能和高温性能的影响规律，以及复合材料显微组织和断口形貌变化。研究结果表明：当搅拌温度接近于ZM5合金液相线温度时，碳纳米管能较好的加入到镁合金熔体中。碳纳米管的加入能显著提高复合材料在铸态、T4态以及高温条件下的机械性能，其变化规律都是先增大，达到最大值，然后减小，而镀镍碳纳米管的增强效果则更为显著。铸态下，当碳纳米管加入量为1.0％时，抗拉强度和弹性模量达到最大值，而显微硬度和延伸率的峰值分别出现在加入量为1.2％和0.8％时。T4固溶处理后，抗拉强度和延伸率得到较大提高，而弹性模量和显微硬度则下降，当碳纳米管加入量分别为1.0％和0.8％时，最大抗拉强度和最大延伸率分别达到244MPa和12.26％。高温条件下，CNTs／ZM5复合材料抗拉强度显著下降，延伸率提高，当碳纳米管加入量为1.2％时，抗拉强度和延伸率都达到最大值，分别比基体提高23.44％和37.9％。复合材料在150℃时的抗拉强度普遍高于200℃时的强度。碳纳米管主要分布在晶界处，起到细化晶粒组织以及强化晶粒、晶界的作用。在高温条件下，碳纳米管能抑制Al12Mg17相的软化，并有效阻碍晶界滑动。复合材料断裂方式主要由准解理断裂、韧窝和撕裂棱组成，表现出韧性断裂的特征。相比于铸态，T4态和高温拉伸断口形貌中的撕裂棱和韧窝更宽更深，表现出更强的韧性。碳纳米管在基体组织中分散均匀，形成强界面结合，在断口中碳纳米管主要以拔出和断裂为主，并搭接于撕裂棱之间。