随着我国汽车保有量的不断上升,面临能源危机、环保污染形势日益严峻,汽车轻量化成为了节能减排最直接有效的途径和方法。铝合金由于其密度小、比强度和比刚度高、成型加工性良好,是目前汽车制造领域应用最为广泛的轻合金材料。轻量化技术及新能源汽车发展要求在保证汽车安全性的前提下,尽量减轻结构件重量,具备高的使用寿命,而传统铝合金已不能满足其更高强度、优异的耐撞击、抗疲劳性能的需求。原位纳米颗粒增强铝基复合材料拥有独特的原位纳米增强体效应,增强颗粒尺寸处于纳米级且与基体界面结合紧密,有望大幅度提升铝合金的疲劳寿命。本论文以AA6016为基体,采用Al-Zr-B-O反应体系制备了原位（ZrB2+Al2O3）np/AA6016复合材料。研究了ZrB2和Al2O3颗粒含量对热挤压变形前后复合材料微观组织和拉伸性能的影响;研究了复合材料的高周疲劳性能及断裂机制,为推动颗粒增强铝基复合材料工业化应用提供理论依据和技术基础。原位（ZrB2+Al2O3）np/AA6016复合材料的微观组织研究表明:由于“纳米尺寸效应”和“颗粒推移效应”,ZrB2和Al2O3在复合材料中主要通过颗粒团簇的形式沿着晶界分布。随着纳米（ZrB2+Al2O3）颗粒含量的提升,复合材料的晶粒粒径逐渐细化成等轴晶,晶粒细化效果明显。热挤压变形后,粗大AlFeSi相和（ZrB2+Al2O3）颗粒团簇被有效破碎并沿着挤压方向呈流线型均匀分布,颗粒团簇数量和面积明显减小。随着纳米（ZrB2+Al2O3）颗粒体积分数的提升,复合材料中“基体富集区域”面积显著下降,细长颗粒条带的数量增加且颗粒条带间的间距减小。在热挤压过程中优先在ZrB2和Al2O3颗粒附近发生动态再结晶,且随着颗粒含量的增加,分布在颗粒附近的再结晶晶粒增多且尺寸更加细小。原位（ZrB2+Al2O3）np/AA6016复合材料的拉伸性能表明:热挤压前后,随着纳米颗粒（ZrB2+Al2O3）体积分数的提升,复合材料的抗拉强度和延伸率均呈现先增大后减小的趋势。其中当颗粒含量为3 vol.%时,拉伸性能最佳,热挤压态复合材料的抗拉强度和延伸率分别为398.1 MPa和28.3%,相比挤压前分别提高了28%和68%。T6态下,热挤压后不同颗粒含量的原位（ZrB2+Al2O3）np/AA6016复合材料高周疲劳行为研究表明:复合材料的疲劳极限高于基体合金且随着颗粒体积分数的提升呈现出先增加后降低的趋势,当（ZrB2+Al2O3）颗粒含量为3 vol.%时,复合材料表现出最高的疲劳极限130 MPa,相比基体合金提高了44%。因此ZrB2和Al2O3颗粒的引入提高了基体合金的抗疲劳裂纹萌生能力,这主要归因于复合材料中原位纳米ZrB2和Al2O3增强体效应,载荷传递机制以及颗粒对位错的阻碍作用。复合材料的疲劳裂纹扩展行为研究表明:稳速扩展阶段,（ZrB2+Al2O3）颗粒条带会阻碍疲劳裂纹的扩展,疲劳裂纹无法绕过颗粒带而是选择性的向颗粒密度最低的区域进行偏转,从而降低了疲劳裂纹扩展速率;快速扩展阶段,塑性区的应力强度因子远高于稳速扩展阶段,粗大脆性AlFeSi相断裂和粗大粒子团内部开裂加速了疲劳裂纹的扩展,导致复合材料具有更高的疲劳裂纹扩展速率。原位（ZrB2+Al2O3）np/AA6016复合材料提高抗疲劳裂纹扩展能力的原因主要有:（1）ZrB2和Al2O3颗粒会通过阻碍位错的运动进而减缓疲劳裂纹的扩展。（2）ZrB2和Al2O3颗粒的引入使材料晶粒细化,晶界密度增加,晶界可以抑制短裂纹的扩展,而晶界取向差较大的晶界引起裂纹偏转,从而阻碍疲劳裂纹的扩展。