铝基复合材料由于其轻质高强的特点,被广泛应用于交通运输、航空航天等领域。目前能够作为铝基复合材料增强相的有颗粒、纤维、碳纳米片、晶须等。晶须能够在提高复合材料强度的同时较好保持基体的塑性,使铝基复合材料的综合力学性能得到提高。γ-Al₂O₃与铝均为面心立方结构,是铝基复合材料的理想增强相。原位合成法因能获得更加干净的界面和分布更加均匀的增强相,而受到广泛关注。本论文以纯铝粉、硼酸（或氧化硼）粉末为原料,通过低能球磨处理,采用冷压-烧结-热挤压和真空热压烧结-热挤压两种工艺,在纯铝基体中原位合成γ-Al₂O₃晶须。揭示了铝基体中晶须生长的热力学条件;讨论了冷压-烧结-热挤压工艺下,球磨参数对晶须生长的影响;对原位合成的晶须与Al基体的界面结合进行了分析;探讨了不同硼酸含量对复合材料力学性能的影响,并确定了两种制备工艺下的最佳成分配比。结果表明,采用低能球磨-冷压-烧结-热挤压工艺能够在铝基体中原位合成界面结合良好且分散均匀的γ-Al₂O₃晶须,其直径为5-50 nm,长径比为10-20,在铝基体中相互搭接成网状骨架。当晶须的理论含量为10 wt%时,获得最优的力学性能。抗拉强度达到217 MPa,比基体提高了60.7%,延伸率仍保持在11.0%。采用真空热压烧结-热挤压工艺能够在铝基体中原位合成形貌更加完美的γ-Al₂O₃晶须,其直径为20-500 nm,长径比为10-20。当γ-Al₂O₃晶须含量为15wt%时,抗拉强度为261 MPa,比基体提高了89.1%,延伸率保持在10.1%。此时复合材料的耐磨损性能达到最优,磨损宽度仅为纯铝试样的30.4%。原位生长的γ-Al₂O₃晶须与铝基体界面结合良好。由于原位生长的优势,晶须与铝基体的界面为半共格关系,其错配度仅为0.69%,且界面平整、干净、无杂质。是原位合成的γ-Al₂O₃晶须能有效增强铝基体的重要原因之一。热挤压工艺使复合材料的致密性更好,使复合材料的力学性能显著提高。这是由于在挤压过程中,发生动态再结晶,形成更多细小晶粒,增大了材料的位错密度,充分发挥了位错强化作用,同时使γ-Al₂O₃晶须沿挤压方向分布,使基体与增强相间的载荷传递能力得以提高。