航空航天领域的飞速发展对材料的比强度、比刚度与疲劳性能提出了更高的要求,传统的单一金属材料已经难以满足上述要求,因此亟需研发具有高比强度、高比刚度,同时具有优良疲劳性能的新型材料。颗粒增强铝基复合材料具有高比强度和高比刚度,在航空航天领域具有广阔的应用前景。传统采用外加法制备的颗粒增强铝基复合材料中由于颗粒尺寸较大、存在尖角,因而疲劳性能的提高幅度有限。采用原位合成法制备的颗粒增强铝基复合材料中颗粒尺寸在亚微米级,且形状圆整,界面结合良好,疲劳性能有望得到大幅度提高。深入研究原位自生颗粒增强铝基复合材料的疲劳裂纹萌生和扩展行为及机理,为进一步提高材料的疲劳性能提供了理论依据。本论文研究了不同颗粒质量分数的原位自生TiB₂/7050复合材料的高周疲劳行为,获得了复合材料的S-N曲线,通过观察疲劳断口,确定了复合材料的疲劳裂纹源,并分析了TiB₂颗粒提高复合材料疲劳裂纹萌生抗力的作用机制;研究了原位自生TiB₂/7050复合材料的疲劳裂纹扩展行为,通过疲劳裂纹扩展速率VS应力强度因子范围曲线探讨了在中间ΔK阶段以及近断裂ΔK阶段TiB₂颗粒影响复合材料疲劳裂纹扩展速率的作用机制。复合材料高周疲劳行为的研究表明,在T6状态下原位自生TiB₂/7050复合材料的疲劳极限远高于基体合金,且疲劳极限提高幅度随TiB₂颗粒质量分数的增加而提高。因此,TiB₂颗粒提高了TiB₂/7050复合材料的疲劳裂纹萌生抗力,且提高幅度随颗粒质量分数的增加而提高。这归功于复合材料模量的提高,TiB₂颗粒对晶粒的细化作用,以及TiB₂颗粒对位错滑移的阻碍作用。复合材料疲劳裂纹扩展速率的研究表明,在中间ΔK阶段,T6状态下原位自生TiB₂/7050复合材料的疲劳裂纹扩展速率与基体合金基本相同。这是TiB₂颗粒对晶粒的细化作用导致的疲劳裂纹扩展速率提高,以及颗粒条带对疲劳裂纹扩展的阻碍共同作用的结果。在近断裂ΔK阶段,该材料的疲劳裂纹扩展速率高于基体合金。这归因于TiB₂颗粒对晶粒的细化,以及颗粒大量脱粘使疲劳裂纹以微孔聚集形式扩展。