颗粒增强铝基复合材料(Particle reinforced aluminum matrix composites,PAMCs)具有比强度比刚度高、导电导热性好、耐磨及尺寸稳定性高等优点,满足了汽车零部件轻量化及对材料特殊性能的要求,同时在航空航天、机械及电子等领域也得到了重要的应用。但是,由于增强颗粒与Al液润湿性较差,加入后容易与Al液反应产生大量有害界面反应物,严重降低了复合材料性能,其高品质和规模化制备尚急需改进;此外,由于PAMCs硬度和强度较高,二次加工难度较大,需要实现PAMCs的高效、精确成形。压铸是当前铝、镁合金精确铸造成型的主要工艺,但是国内外关于PAMCs压铸成形的研究及报道较少。本文研究了搅拌制备工艺对PAMCs组织与性能的影响规律,研制了PAMCs规模化制备装置,在此基础上完成了PAMCs压铸成形实验,分析了工艺参数、颗粒种类与基体合金对压铸PAMCs组织与性能的影响;对PAMCs成形理论发展有着重要作用,并可为PAMCs推广应用奠定技术基础。本文分别采用液态和半固态搅拌铸造法制备了Al/A356-B4C复合材料,研究了两种搅拌制备工艺及Ti元素对增强颗粒分布、颗粒与基体界面反应及力学性能的影响;采用半固态法分别制备了A356/6061-SiC复合材料,研究了熔体固相率对SiC颗粒分布的影响,及Ti元素对颗粒与基体界面反应的影响,对比分析了两种复合材料的力学性能。研究发现,添加Ti元素可防止B4C颗粒与Al基体发生严重的界面反应,形成连续而致密的TiB2细晶层,提高了界面强度;在半固态搅拌制备过程中,增大熔体固相率可提高增强颗粒的数量及分布均匀程度。研制了压铸机前PAMCs规模化搅拌制备装置,设计和制作出了PAMCs压铸实验模具;开展了不同工艺(浇注温度、辅助真空、增压压力)下A356-B4C复合材料压铸成形实验,研究了工艺参数对A356-B4C复合材料压铸成型能力的影响;建立了PAMCs铸造充型过程的多相流模型,采用A356-SiC复合材料间接挤压铸造实验对该模型进行了验证,探讨了充型流场对SiC颗粒运动轨迹和分布形态的影响规律。结果表明,提高浇注温度、增大增压压力及采用辅助真空能够提高PAMCs的压铸成型能力;关于增强颗粒分布,模拟与实验结果相吻合,充型过程颗粒运动迹线对颗粒分布有着重要影响。进行了不同浇注温度(710、720和730°C)下A356-B4C复合材料压铸实验,分析了不同壁厚试样的基体组织、B4C颗粒分布及孔隙率;利用所建立的多相流模型对A356-B4C复合材料的压铸充型过程进行了模拟,研究了充型流场对B4C颗粒分布形态的影响;研究了B4C颗粒与基体界面、颗粒分布形态对拉伸断裂行为的影响,探讨了压铸A356-B4C复合材料微观组织与拉伸性能的关系。结果表明,随着熔体浇注温度的增大,试样心部压室预结晶(the externally solidified crystals,ESCs)晶粒尺寸增大,孔隙率逐渐增大,使得试样的拉伸性能下降;团聚的B4C颗粒容易诱发试样拉伸过程中发生脆断,导致拉伸性能降低。进行了不同增压压力(65、80和95MPa)下A356-SiC复合材料压铸成形实验,分析了不同壁厚试样的微观组织、SiC颗粒分布及颗粒与基体界面,探讨了SiC颗粒对试样心部缩孔形成的影响;对试样进行了三维X射线断层扫描分析,研究了不同壁厚试样中孔洞分布及特征规律;分析了增压压力及试样壁厚对A356-SiC复合材料拉伸性能的影响;并与压铸A356-B4C复合材料对比,初步分析了颗粒种类对PAMCs压铸微观组织与拉伸性能的影响。结果表明,随着增压压力的增大,试样心部组织中ESCs的数量减少,同时缩孔的数量及尺寸明显减小,试样断裂方式由脆性断裂向脆性和韧性混合模式断裂方式转变,拉伸性能提高。进行了不同快压射速度(1、2和3m/s)下6061-SiC复合材料压铸成形实验,分析了不同壁厚试样的微观组织、孔隙率及颗粒与基体界面,探讨了快压射速度对SiC颗粒分布的影响,研究了快压射速度及试样壁厚对压铸6061-SiC复合材料拉伸性能的影响。并与压铸A356-SiC复合材料进行对比,研究了基体合金对压铸PAMCs微观组织与拉伸性能的影响。研究结果表明,随着快压射速度的增大,充型过程流体剪切力增大,SiC颗粒分布均匀性明显改善,同时6061-SiC复合材料试样表皮层的厚度及孔隙率明显减小,拉伸性能逐渐增大。