碳纳米管增强铝基复合材料在航空航天、交通运输、电气工程等领域有着十分广阔的应用前景,已成为近年金属基复合材料领域的研究热点,相关研究取得了显著的进展。但是,复合材料的性能还未达到人们的预期。本文采用碳纳米管（CNTs）和原位生成的碳化铝（Al₄C₃）混杂增强铝基复合材料,研究增强相含量及热处理温度对复合材料组织结构和力学性能的影响,以期提高复合材料的力学性能。首先,本文研究了CNTs和Al₄C₃含量对复合材料组织结构和力学性能的影响。采用高能球磨法制备不同CNTs和Al₄C₃含量的铝基复合粉体,然后通过放电等离子烧结（SPS）烧结及热轧工艺将复合粉体制备成块体复合材料。采用X射线衍射仪、拉曼光谱、场发射扫描电镜、显微硬度计、透射电子显微镜以及电子万能试验机对复合粉体及复合材料的显微组织和力学性能进行分析与测试。结果表明:短时间球磨（6 h）的复合粉末中,CNTs分散均匀,且结构比较完整;在长时间球磨（24 h）的复合粉末中,CNTs大多数与铝粉反应原位生成了Al₄C₃;改变不同球磨阶段中CNTs的添加量可实现复合材料中CNTs和Al₄C₃含量的变化,从而影响复合材料的组织结构和性能。CNTs质量分数为0.5%,Al₄C₃质量分数为1%的复合材料具有最高的抗拉强度（297MPa）,与单一增强体增强的复合材料相比强度明显得到了提高。这主要是由于在混杂增强的铝基复合材料中CNTs和Al₄C₃发挥了协同强化的作用,CNTs主要发挥载荷转移的强化作用,而原位生成的Al₄C₃则主要发挥弥散强化作用。然后,将上述力学性能最好的混杂增强铝基复合材料进行热处理,研究热处理温度对复合材料组织结构与力学性能的影响。结果表明:复合材料的抗拉强度随着热处理温度的提高表现为先上升后下降的趋势,其中590℃热处理的复合材料获得了317 MPa的最高抗拉强度。随着热处理温度的提高,复合材料中的CNTs与Al基体发生化学反应在界面处原位生成了适量的Al₄C₃,有助于提高CNTs与Al基体之间的界面剪切强度,从而更有利于发挥CNTs的载荷转移强化作用;当热处理温度过高时（比如610℃）,复合材料中原位生成的Al₄C₃发生了明显的长大,部分Al₄C₃的尺寸已经超过500 nm,碳化铝的长大不但对于复合材料的界面结合不利还会由于尺寸增大而降低其奥罗万强化的效率,从而使复合材料的力学性能降低。