针对航空航天领域对材料轻质、高比强度和高比模量等性能的需求，本文设计并制备了微米、亚微米和(亚微米+微米)双尺寸SiCp/AZ91三种材料体系镁基复合材料，并对复合材料进行了两步热变形。系统研究了颗粒尺寸和体积分数对热变形镁基复合材料显微组织和力学性能的影响规律，探讨了相关影响机制。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了热变形复合材料的显微组织及其演变规律，揭示了颗粒尺寸对动态再结晶的影响机制。结合显微组织分析结果，研究了三种体系复合材料的力学性能，揭示了三种体系复合材料的增强机理及室温拉伸机制。　　研究结果表明，两步热变形有利于细化基体晶粒尺寸，改善颗粒分布，提高复合材料的力学性能。对于微米SiCp/AZ91复合材料，热变形过程中，能够在颗粒周围形成含有高位错密度的畸变区，即 PDZ，从而有利于促进 DRX形核，细化基体晶粒尺寸。随微米SiCp体积分数的增加，PDZ增多，DRX形核率增大，基体晶粒尺寸减小，复合材料的强度增大。微米SiCp/AZ91复合材料的增强机制为：位错强化机制、细晶强化机制和载荷传递作用，其中，细晶强化起主要作用。室温拉伸变形过程中，位错在微米 SiCp附近塞积，导致颗粒附近位错密度升高，利于复合材料抗拉强度的提高。随微米 SiCp体积分数的增加，颗粒强化效果增强，复合材料的抗拉强度增大。微米颗粒尺寸减小，则PDZ减小，对DRX晶粒的细化作用减弱，但由于，一方面颗粒表面缺陷减少，同基体界面结合强度提高，另一方面位错强化效果突出，故有利于复合材料强度的提高。　　对亚微米SiCp/AZ91复合材料研究表明，热变形过程中，一方面，由于亚微米SiCp同基体变形不匹配而能够在颗粒周围产生位错；另一方面亚微米SiCp可通过阻碍位错运动使位错在颗粒周围塞积。两方面的共同作用导致亚微米SiCp周围位错密度增大，有利于促进DRX形核。同时，又由于亚微米SiCp对晶界的钉扎作用，导致热变形过程中DRX晶粒不易长大，故热变形完成后复合材料晶粒较小。同微米SiCp/AZ91复合材料相比，亚微米SiCp/AZ91复合材料的增强机制还有 Orowan强化机制，其中，位错强化机制对屈服强度的贡献最大。亚微米SiCp的体积分数较低时(＜2％)，颗粒分布比较均匀，增强效果较显著，力学性能较高。但当体积分数较高时(＞2%)，则由于颗粒团聚区的存在而弱化了颗粒增强效果，力学性能降低。微米和亚微米 SiCp的加入都不能改变AZ91基体的织构类型，但使织构强度弱化，并且随SiCp体积分数的增加，复合材料的织构强度降低。　　(亚微米+微米)双尺寸 SiCp的增强效果优于单一尺寸 SiCp，并且亚微米与微米SiCp体积比为1:9时，复合材料的力学性能最高。双尺寸SiCp/AZ91复合材料在热变形的过程中，亚微米和微米SiCp促进DRX形核的作用能同时发挥，显著提高DRX形核率。同亚微米SiCp相比，微米SiCp通过PDZ促进DRX形核的作用较强，对DRX晶粒尺寸的细化作用更明显。亚微米和微米SiCp都同AZ91基体界面结合较好，并发现一些亚微米SiCp与基体存在特定的晶体学位向关系。室温变形过程中位错在亚微米和微米SiCp附近由于运动受阻而塞积，导致颗粒附近位错密度升高。在外加载荷作用下，微米SiCp端部和颗粒密集区易产生应力集中萌生微裂纹，而亚微米SiCp同基体界面结合较好，无微裂纹产生。微米SiCp附近弥散分布的亚微米SiCp对裂纹的扩展有一定的阻碍作用，随载荷的增加，微裂纹沿微米SiCp与基体界面扩展，待微裂纹贯穿整个基体后，迅速连接而导致复合材料断裂。