碳化硅颗粒增强铝基复合材料(Silicon Carbide Particulates Reinforced Aluminum Matrix Composites,SiCp/Al)以其优良的强度、刚度、耐疲劳、低密度、低热膨胀系数等综合性能而受到众多工业发达国家的极大重视,其应用遍布航空航天、军事、汽车、电子、运动器材等领域。然而,作为典型的硬质颗粒增强软基体的两相材料,SiCp/Al复合材料两相之间的应力传递以及材料内部的残余应力对其性能的影响十分显著,因此原位研究外加载荷下Al基体和SiC颗粒之间的应力配分以及预疲劳对其微观力学行为的影响,具有非常重要的意义。因此,本论文基于同步辐射光源大型科学装置的高能X射线衍射技术,辅以原位拉伸加载装置,研究了 SiCp/AA2009复合材料单轴拉伸过程中微观力学行为演化规律。研究结果表明:外加载荷下,Al基体和SiC颗粒分别表现出显著的各向异性;整个拉伸过程中,Al基体先发生弹性变形,当外加载荷增加至255 MPa左右Al基体各hkl面的晶粒发生塑性变形,而大部分SiC颗粒只发生弹性变形;弹性变形阶段,外加载荷从Al基体传递给SiC颗粒效率较低,塑性变形阶段,载荷传递效率显著提高,两相之间沿//LD方向和上LD方向发生明显应力配分。基于高能X射线衍射实验的结果,采用Bailey-Hirsch分析模型对SiCp/AA2009复合材料的微观力学行为进行模拟,深入研究原位拉伸过程中两相之间的应力配分。通过将模拟结果与实验结果相对比,可以看出:Bailey-Hirsch分析模型可以很好的模拟均匀塑性变形过程中SiCp/AA2009复合材料的微观力学行为,模拟值与实验值吻合较好;在均匀塑性变形过程中,SiC颗粒承受的应力远远大于复合材料中的应力,而Al基体承受的应力低于复合材料整体应力,两相之间的应力配分明显。对SiCp/AA2009复合材料进行不同载荷比的预疲劳后,采用高能X射线衍射技术,研究材料内部残余应力以及单向载荷下Al基体的微观力学行为,研究表明:经过R=0.09预疲劳后试样,距离U缺口 0.52 mm内区域存在压应变,紧邻缺口处压应变最大,其中(311)晶面点阵应变约为-3348με。距离缺口 0.52 mm以外区域,随着与缺口距离的增加(111)、(220)、(311)晶面残余点阵应变逐渐趋于0,而(200)晶面随着与缺口距离的增加,其残余点阵应变逐渐增大,最终趋于1000με;经过R=0.6预疲劳后试样,距离U缺口 0.5 mm内区域存在较大压应变,紧邻缺口处压应变最大,其中(111)晶面点阵应变约为-2662με。距离缺口 0.5 mm处及其以外区域,残余压应变较小,几乎接近于0;经过R=-0.09预疲劳后试样,距离U形缺口 0.75 mm内存在较大拉应变,距离缺口 0.25 mm处拉应变最大,其中(200)晶面点阵应变约为940με。经过不同载荷比预疲劳的试样,在单向载荷下,具有以下共同特征:(i)沿裂纹扩展方向Al基体各hkl面点阵应变值与裂纹是否扩展有关,裂纹扩展后区域各晶面点阵应变值较小,裂纹尖端前缘区域各晶面点阵应变值较大。这是由于裂纹扩展后发生应力松弛,而裂纹尖端一定区域内应力集中所致。(ⅱ)裂纹尖端所在的横向区域,离裂纹越远的位置,各晶面点阵越大。这是由于裂纹尖端所在位置不仅包含裂纹尖端,还包含部分已扩展裂纹,已扩展裂纹处应力发生松弛所致。(ⅲ)裂纹尖端前缘横向区域,离裂纹越远的位置,各晶面点阵稍有减小。这是因为裂纹尖端处一定区域内存在应力集中,在此区域内距离裂纹尖端越远,应力集中越不明显。