颗粒增强金属基复合材料兼备金属基体和非金属颗粒增强体材料的综合特性,在具有较高的强度、韧性的同时,还具有耐热、耐磨等特殊优势。相比纯金属材料,高强高硬的难熔陶瓷颗粒的引入使得颗粒增强金属基复合材料的切削加工难度显著增大,特别是加工过程中存在严重的温升和刀具磨损问题,导致加工效率低下,加工精度难以满足要求。电火花加工具有非接触加工,不受材料强度、硬度限制等特点,非常适合颗粒增强金属基复合材料等难加工材料的精密加工。但是,由于增强颗粒与基体之间存在较大的物理特性差异,导致电火花加工颗粒增强金属基复合材料时,其在微观放电及材料蚀除过程机理方面与传统均质材料相比具有显著的特殊性,目前考虑颗粒增强金属基复合材料非均质特性的电火花加工机理仍不十分清楚。本文针对放电及材料蚀除机理开展研究,仿真模拟了放电击穿及放电通道形成的微观过程,建立了颗粒增强金属基复合材料电火花加工材料熔化、抛出、凝固模型。开展了材料蚀除过程全周期仿真,分析了不同放电参数下材料表面温度分布及熔池形貌,揭示了熔融基体材料与固态颗粒增强体高速抛出微观过程及凹坑形貌形成过程,分析了凝固过程中残余应力分布规律以及对微观裂纹的影响。本论文主要从以下方面开展研究工作:（1）电火花加工放电磁流耦合过程研究。分析放电击穿后放电通道形成、振荡及消逝物理变化过程。基于等离子体运动理论,推导出带电粒子振荡数学模型。以此为基础通过叠加放电感应磁场,进一步得到了放电通道内带电粒子在磁场中的磁流体运动方程。借助Fluent流体动力学软件,引入磁流耦合模块,建立了放电区域等离子体运动微观模型,模拟了放电击穿过程及其箍缩效应。探究了放电区域瞬态速度场和压力场动态特性,并通过仿真和试验揭示了放电通道振荡对凹坑形貌的影响规律。（2）复合材料基体与增强体微观熔蚀过程研究。依据颗粒增强金属基复合材料物性特点,分析其在放电击穿后能量转化过程;在考虑界面热阻存在的情况下,计算复合材料导热系数,以傅里叶传热方程为基础推导出金属基体及颗粒增强体热传导本构数学模型。以紫铜为电极,以铝基碳化硅复合材料为工件,使用二次开发接口将热流密度表达式编译为程序,作为热源加载到两极表面。对两极表面加热及熔化过程进行仿真建模,获得了沿半径及深度方向温度场分布云图,得到了包含熔融基体材料与固态颗粒增强体的熔池形貌。（3）熔融材料流固耦合抛出过程研究。在考虑等离子体振荡基础上,以磁流体动力学和流体力学理论为依据,推导出复合材料抛出数学模型。建立了熔融液态金属基体与颗粒增强体的材料抛出流固耦合动力学模型,使用二次开发接口将材料抛出数学模型编译为程序,作为放电抛出速度条件。研究了高压作用下放电区域磁流体力对熔池内熔融金属及颗粒增强体运动影响,探究了熔融金属夹带颗粒增强体抛出的微观过程,同时,得到了电极和工件蚀除体积随时间变化规律。（4）残余材料重凝微观过程研究。结合材料相变理论,考虑复合材料物性及相变过程的特殊性,分析各相材料性态演化及凝固过程。以流场仿真结果作为结构场初始条件,在结构场中建立了各相材料凝固模型,实现了流固耦合单向仿真分析,得到了熔融材料随时间相变过程,获得了重凝层内裂纹尖端应力重分布状态以及残余材料固化后的放电凹坑微观表面形貌。使用扫描电镜对凹坑表面形貌和表面裂纹分布情况进行观测,试验结果验证了仿真的正确性。（5）颗粒增强金属基复合材料电火花加工材料蚀除过程全周期分析。基于已有的独立仿真模型,构建热力磁流耦合场的多场耦合模型,开展复合材料电火花加工材料蚀除过程全周期分析。以紫铜为电极,建立颗粒增强金属基复合材料放电击穿过程、熔蚀过程、抛出过程以及凝固过程完整仿真模型,考虑不同放电参数的影响,研究了电加工参数对放电区域材料蚀除体积、电极相对损耗率以及残余材料冷却过程中多相材料性态演化和微观表面形貌影响规律。结果显示,随着放电能量增加电极相对损耗率也在增加,试验结果验证了仿真结果的正确性。