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SiC增强铝基复合材料(AMCs)由于具备优异的力学性能和热学性能得到了广泛的应用。其中低体分SiC增强AMCs(SiC体积分数小于20%)具备优异的耐磨性、抗疲劳性和高温力学性能等优点,被广泛应用于航空航天、汽车等领域;高体分SiC增强AMCs(SiC体积分数大于40%)具备高热导率(>180w/mK)、低热膨胀系数(<4×10-6K-1)和低密度等优异的热学性能,可应用于电子封装领域。目前制备SiCp增强AMCs的方法主要有外加法(Ex-situ)和原位合成法(In-situ),相比外加法,原位合成法因具有诸多优点而引起广泛关注,但是其原位合成法的反应过程难以控制,需要对其反应机理和性能进行系统研究。本文通过Al-Si-C体系原位反应制备了SiCp增强AMCs,研究了不同硅(Si)和石墨(Gr)含量以及反应条件对反应产物以及致密化过程的影响规律。在此基础上,提出了采用外加SiC颗粒与原位生成SiC颗粒协同强化以提升AMCs性能的思路。实验首先使用行星式球磨仪制备了不同成分的Al-Si-C混合粉末并预压成型,使用管式炉在1000℃对预压试样进行烧结,经过液固反应原位合成了SiCp增强AMCs,随后使用放电等离子设备(SPS)在570℃下对试样施加30MPa的压力进行再烧结,以提高材料的致密度。通过对其反应机理和性能进行分析,得出以下结论:(1)在结合对Al-Si-C三元相图理论分析之上,通过实验发现原位SiC颗粒可通过反应式4A1+3C → A14C3和A14C3+3Si → 3SiC+4A1合成,Al-Si-C的成分配比对反应生成物SiCp和中间相A14C3的生成有显著影响。当C含量一定时,Si含量越多,愈有利于SiC的生成,从而抑制A14C3的生成。当Al-Si-C成分落在三元相图的L+SiC相区内,即可原位合成不含A14C3中间相的SiC增强AMCs。原位合成的SiC颗粒相比外加法使用的SiC颗粒尺寸更小,分布更均匀,颗粒边界更圆滑,与基体的结合更紧密。(2)在Al-Si-C体系中添加5wt%经过酸洗的SiC颗粒(约40μm),经过SEM分析发现外加SiC颗粒周边原位合成了 SiC层,形成了SiC壳核结构,SiC层厚度大约1～5 μm。SiC壳核结构的形成使外加SiC颗粒与基体界面结合更紧密,因此大幅度提高了AMCs的强度。此外,随着SiC体积分数的增加,界面能增加,不利于自由电子的运动,因此导致复合材料的热导率降低,而原位SiC壳核结构可有效降低界面能,当SiC体积分数较大时,可使复合材料的热导率有所提升。(3)对拉伸试样的断口进行分析发现,Al-Si-C原位合成的SiC增强AMCs的断口主要由A1基体的韧性断裂和Al-Si共晶组织的脆性断裂组成。因此随着Si含量的增加,材料的塑性显著降低。添加了 5wt%酸洗SiC颗粒的试样其断裂行为主要为A1基体的韧性断裂和SiC壳核结构的解理断裂组成,而在铝基体的韧窝中发现了原位合成的微米级SiC颗粒,由此判断可能发生颗粒诱导的韧性断裂行为。