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以平均颗粒尺寸为30nm的Al2O3颗粒作为增强相，采用全液态搅拌铸造法制备了Al2O3/AZ91D复合材料。通过光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描和EDS能谱分析、硬度测试等检测手段对复合材料的显微组织和性能进行了研究。研究结果表明：由于初生相α-Mg在Al2O3颗粒表面非均质形核及Al2O3颗粒阻碍α-Mg相生长的双重作用使AlO3/AZ91D复合材料的晶粒得到了明显细化，而且复合材料的硬度明显高于AZ91D合金，并随着Al2O3颗粒加入量的增加，其复合材料的硬度不断提高。