在太空中温度从高温到低温的交替变化是对材料影响很大的,为探究颗粒增强金属基复合材料在冷热循环处理下性能变化的原因。本课题通过高能球磨+粉末冶金+热挤压的方式制备了不同尺寸的SiCp/Al复合材料,对复合材料进行冷热循环处理。通过SEM和TEM分析了处理前后的微观组织形貌,测试并比较了处理前后的性能,利用ABAQUS软件模拟研究了冷热循环后复合材料中应力分布的规律,分析了冷热循环后热应力对复合材料性能的影响。在本研究中,通过高能球磨混粉,之后进行粉末冶金和热挤压的方式制备SiC(颗粒粒径分别为5μm、1μm、500nm、40nm)颗粒含量为10vol.%的Al基复合材料。SiC颗粒可以很均匀的分布在Al基金属内部,并且通过TEM发现金属基体中都存在不同程度的位错。随SiC颗粒尺寸的逐渐降低,复合材料的抗拉强度是逐渐增大,对于40nmSiCp/Al复合材料的抗拉强度达到了397MPa,相对于纯铝基体提高了261%,40nmSiCp/Al复合材料的延伸率下降相对较小。复合材料的硬度、热膨胀系数和热导率都是随颗粒尺寸的减小而逐渐减小的。复合材料的断裂方式是率先产生韧窝,然后韧窝间相互连接长大,最后发生断裂,SiC颗粒的尺寸不同时,在拉伸断口处有着不同的形貌,对于40nmSiCp/Al复合材料的断口相对平缓光滑,而且韧窝较小而且比较的浅,对于SiC颗粒尺寸较大的复合材料,在韧窝的底部发现SiC的颗粒。本研究中对复合材料进行-120℃~120℃的范围内进行冷热循环处理。冷热循环处理后,对于5μmSiCp/Al复合材料内部产生了微裂纹,从而导致复合材料力学性能的下降。在冷热循环200次后,40nmSiCp/Al复合材料的颗粒强度和延伸率相对于未处理前分别降低了3.3%和31.7%,冷热循环的处理对复合材料塑性的影响更大。通过TEM观察发现,经过冷热循环后,金属基体中的应力会产生松弛,在增强体颗粒和金属的界面处产生微小的塑性变形,在颗粒周围的位错密度相对较多。对于冷热循环前后,复合材料的断口形貌并没有特别大的影响。为了探究复合材料内部的应力分布,建立的代表性体积单元的几何模型,利用Taylor位错强化理论,建立了考虑颗粒尺寸效应的几何模型,利用ABAQUS软件对模型进行冷热循环的有限元模拟,分析了不同冷热循环次数以及不同尺寸SiC颗粒,Al基金属和SiC颗粒内部等效应力以及最大主应力的分布。在金属基体上表现为拉应力,在颗粒上变现为压应力。并且随循环次数的增加,金属基体上的拉应力逐渐增加,结合对复合材料的单向拉伸模拟发现,复合材料的抗拉强度会逐渐降低。当SiC颗粒的尺寸不同时,复合材料中等效应力及主应力的分布规律基本上相同,都是在界面处达到最大值,形成了梯度分布。