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低膨胀材料广泛应用于电子封装、热沉材料和精密结构件等领域。传统材料由于价键结构的原因往往难以满足低膨胀的特性。本文设计和制备了钛酸锶钡(BST)铁电陶瓷增强铝基复合材料,研究了复合材料微观组织结构与热物理性能,获得了具有轻质、高强、低膨胀的BST陶瓷增强铝基复合材料。采用钛酸锶钡(BST)铁电陶瓷作为增强体,纯铝和6061铝合金作为基体,通过放电等离子体烧结(SPS)和热压烧结(HP)的方法制备了 BST/Al铝基复合材料。探索并优化了不同烧结方法的制备工艺,研究了增强相体积分数、基体粒径、基体合金化对BST/Al铝基复合材料组织、结构和性能的影响规律,通过退火、热循环等热处理工艺调控复合材料近界面区结合与应力状态,进而改善了复合材料力学、电学、热物理性能,探讨了退火、热循环工艺对复合材料热错配应力的影响机制。研究表明,放电等离子体烧结制备BST/Al复合材料的最佳制备工艺为烧结温度610℃、保温时长5min和烧结压力40MPa。烧结态复合材料中界面平滑,没有孔洞、裂纹等缺陷,获得了致密的复合材料样品。增强相BST和基体Al粒径尺寸越接近,越有利于增强相的均匀分布。BST/Al复合材料随增强相BST含量的增加,其热膨胀系数逐渐降低。热处理可以调节基体与增强相间界面结合的状态和应力分布,进而降低复合材料热膨胀系数,其中50BST/(28～32)Al在670℃真空退火4h在25℃～200℃温度范围内得到的热膨胀系数为8.86×10-6/℃。烧结态的BST/Al复合材料,压缩断裂强度随增强相BST含量的增加而先增大后减小,合理的热处理工艺可以提高复合材料压缩断裂强度。Al粉粒径尺寸为1～3μm的烧结态BST/Al复合材料,BST陶瓷含量为30%时,复合材料的压缩断裂强度最大;Al粉粒径尺寸为28～32 μ m的BST/Al复合材料,BST陶瓷含量为40%时,热处理前后复合材料的压缩断裂强度始终保持最大。BST陶瓷的加入会降低复合材料的电导率,并且随着BST陶瓷的含量增加,电导率逐渐下降。钛酸锶钡陶瓷作为低电导的陶瓷相,大幅增加了复合材料中电子的散射效应,此外复合材料中存在热错配应力,引入大量晶格畸变,也导致对电子散射的增加。