颗粒增强金属基复合材料具有优异的综合性能,克服了传统金属材料使用潜力有限的特点,是其在航空航天领域的有力替代者。航空航天材料对高周疲劳性能的要求较为严格,因此,进一步研究颗粒增强金属基复合材料的高周疲劳性能对其未来在航空航天领域的应用尤为关键。本文以采用搅拌铸造方法制备,并经过挤压加工和T6热处理的SiCp/2A14Al复合材料为研究对象,分析增强体颗粒体积分数对材料的拉伸性能、微观组织、疲劳曲线、条件疲劳极限、疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展的影响以及表面处理工艺对提高材料疲劳寿命的作用,得出以下结论:1、随着增强体颗粒体积分数的增加,SiCp/2A14Al复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量均提高,而延伸率则降低,复合材料具有良好的微观组织,其内部无大尺寸铸造缺陷,且增强体颗粒分布均匀。作用于SiCp/2A14Al复合材料的应力水平与其疲劳寿命的对数呈良好的线性关系,且复合材料的疲劳曲线特征与铝合金相同,没有出现水平部分。两种方法估算所得SiCp/2A14Al复合材料的条件疲劳极限相近,体现线性拟合方程的准确性,由于增强体颗粒体积分数对复合材料的条件疲劳极限的影响规律与屈服强度和抗拉强度一致,通过借鉴铝合金的研究成果,推导出用于描述复合材料的条件疲劳极限与抗拉强度之间关系的经验公式。2、含不同体积分数增强体颗粒的SiCp/2A14Al复合材料的疲劳源均主要为铸造缺陷、“基体富集”、合金相断裂,其中,铸造缺陷的比例最低,合金相断裂的比例最高,“基体富集”的比例会随着增强体颗粒体积分数的增加而逐渐降低。在近门槛区中,增强体颗粒的加入并不能加强疲劳裂纹闭合效应,对疲劳裂纹扩展门槛值没有提升作用;在Paris区中,增强体颗粒本身断裂、增强体颗粒与金属基体脱粘、紧邻增强体颗粒间薄弱金属基体开裂是主要的失效机制,由于增强体颗粒的最终尺寸较小,增强体颗粒与金属基体脱粘的比例较高,此外,20%SiCp/2A14Al复合材料的失效机制说明过高的增强体颗粒体积分数反而对材料的高周疲劳性能有害。3、仅采用高温喷丸工艺对SiCp/2A14Al复合材料进行表面处理时,其对高周疲劳性能的弱化因素会占主导地位。机械磨抛工艺能去除高温喷丸处理过程留下的凹坑,减小材料的表面粗糙度,而高温喷丸引入的残余压应力场的最大压应力及总体层深均较高,能消除机械磨抛工艺对喷丸强化效果的削弱作用,将两者有效结合能明显改善复合材料的表面状态,从而提高其疲劳寿命。高温喷丸还能引起更加剧烈的表面加工硬化现象,但此作用不是对复合材料高周疲劳性能的主要强化因素。