镁基复合材料具有比强度、比刚度高的优点,在航空航天、运输工具以及3C行业有着巨大的应用潜力。碳纳米管(CNTs)是镁基复合材料理想的增强体之一。但碳纳米管增强镁基(CNTs/Mg)复合材料存在CNTs分散性差、界面结合较弱及CNTs易损伤的问题。鉴于球磨方法可以有效分散CNTs,而CNTs镀镍处理可以改善界面结合,并保护CNTs在球磨过程中的结构完整性。因此,本文采用球磨与表面镀镍相结合的方法制备CNTs/Mg复合材料。重点研究了高性能CNTs/Mg复合材料的制备机理并对工艺进行了优化。本实验以镀镍CNTs和镁粉为原材料来制备CNTs/Mg复合材料。具体步骤包括球磨细化镁粉、球磨分散、热压烧结。然后对所制备的复合粉末和块体复合材料进行光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱分析等表征。并对块体复合材料进行密度、硬度和压缩测试。重点研究其制备机理以及烧结工艺参数和CNTs含量对其结构与性能的影响规律。研究表明:在CNTs/Mg复合材料制备过程中,随着球磨时间的延长,颗粒尺寸逐渐降低,镁颗粒形态由球形变成了薄片状,所制备复合材料的硬度、压缩强度和屈服强度均大幅上升。这是由碳纳米管分散性改善以及晶粒细化引起的。随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,相对密度逐渐增大,引起复合材料的硬度逐渐降低、压缩强度和屈服强度逐渐降低、断裂应变先上升后下降。随着保温时间的延长,晶粒逐渐长大,相对密度基本不变,导致复合材料的硬度、压缩强度和屈服强度逐渐降低,断裂应变先上升后下降。随着CNTs含量的增加,复合材料的晶粒尺寸基本不变。碳纳米管含量过高时,碳纳米管的分散性变差,导致复合材料的相对密度、硬度、压缩强度和屈服强度先上升后下降。在所研究的参数范围内,当CNTs含量为1vol.%,球磨细化工艺为225r/min速度下球磨57h,烧结工艺为500℃保温0.5h时所制备的复合材料性能最优。其硬度、抗压强度和屈服强度分别是133HV、517MPa和460MPa,分别比纯镁提升了160%、78%和146%。