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随着科技水平的进步以及全球能源危机的加剧，传统的单一材料越来越难以适应复杂的服役条件，因此人们对轻质高强的结构材料的需求日趋强烈。CNT/Al复合材料由于具有高比强度、高比刚度、良好的耐腐蚀性、高导热以及优异的加工性能潜力，引起了人们的广泛关注。目前，CNTs在CNT/Al复合材料中的均匀分散、结构完整性以及Al基体组织细化成为了研究热点。然而，当前还没有理想的技术手段能同时解决上述问题。 本文针对上述关键问题，通过改变球磨转速共球磨CNTs与球形Al粉，利用低速球磨的剪切作用，均匀分散CNTs于Al表面；再利用短时高速球磨冲击碰撞作用，将CNTs嵌入Al粉内，在实现CNTs均匀分散的同时保持CNTs结构的完整性。此外，通过调整球磨转速，改变球磨介质与粉体之间的作用方式，提高Al基体组织细化的饱和性。本文的主要研究成果如下： 1、低速球磨的剪切摩擦作用有利于CNTs均匀分散在片状的Al基体表面；而高速球磨剧烈地冲击碰撞无法将CNTs分散开，经过反复地冷焊-破碎过程实现CNTs团簇的碎化。 2、Al基体经过6.0 h的低速剪切球磨，组织细化达到饱和，通过高速球磨0.5 h后其晶粒尺寸达到195nm，小于单一高速球磨6.5 h的晶粒尺寸。更为重要的是，其细化组织的热稳定性也高于高速球磨制备的复合粉末。 3、CNT/Al复合粉末经过570 oC真空热压烧结、400 oC热锻以及500 oC热挤压后，其致密度达到99.9％。力学性能测试表明，低速球磨6.5 h制备的2 wt%CNT/Al复合材料比高速球磨6.5 h的复合材料其屈服强度提高了7.8%，达到277MPa，抗拉强度提高了3.3%为377 MPa，延伸率达到7.3%；相对单一球磨转速，分步球磨制备的2 wt%CNT/Al复合材料具有更加优异的综合力学性能，屈服强度提高了21.7%为337 MPa，抗拉强度提高了8.2%为408 MPa，同时保持6.8%延伸率。 4、分步球磨制备的CNT/Al复合材料强化的机理归因于：1）球磨转速改变后有利于CNTs的均匀分散，经过挤压变形，CNTs沿着晶界分布，有助于细化组织的稳定性；2）球磨转速的改变相对单一转速，可以激活更多的滑移系进行滑移，晶粒细化饱和度提高并弱化择优取向，使复合材料强度提高的同时能保持较高的塑性。