本论文采用熔体原位反应技术与熔体直接发泡法相结合,以CaCO₃为发泡剂,金属Ca为增粘剂,成功制备了孔隙率、孔径和ZrB₂颗粒质量分数可控的闭孔纳米ZrB₂/A356泡沫复合材料。分析了发泡剂、增粘剂的添加量、发泡温度、搅拌参数、ZrB₂颗粒质量分数等工艺参数对所制备的泡沫复合材料孔结构的影响,确定了最佳的工艺参数。通过X射线衍射（XRD）,电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了泡沫复合材料的微观组织结构。通过万能试验机测试分析研究了泡沫复合材料的压缩性能以及其作为芯材制备的泡沫复合材料夹芯板的抗弯性能。研究分析了纳米ZrB₂颗粒含量、孔隙率和加载速率对泡沫复合材料压缩性能的影响规律,以及泡沫复合材料夹芯板的抗弯试验的形变机理。泡沫复合材料制备工艺参数优化研究结果表明:原位反应生成纳米ZrB₂颗粒的熔体温度为850⁹00℃,反应时间为25分钟;最佳的发泡温度为730℃;增粘剂金属Ca的添加量为熔体质量的2 wt.%;发泡剂CaCO₃粉末的添加量为1².5 wt.%;搅拌速度控制在800¹000 r/min。泡沫复合材料的物相和微观结构研究结果表明:所制备的泡沫复合材料中包含Al、Si、ZrB₂和CaAl₂相;ZrB₂颗粒主要分布在Si相周边;针对孔壁而言,分布在边缘的ZrB₂颗粒尺寸比分布在内部区域的颗粒尺寸小,分散更均匀,孔壁边缘处ZrB₂颗粒平均尺寸为40nm,孔壁内部颗粒平均尺寸为80 nm。同时,孔壁边缘由不连续的长短不同的共晶Si带组成;由于纳米ZrB₂颗粒的引入,材料的二次枝晶臂间距显著降低,Si相形貌得以优化,进一步T6热处理后Si相被球化,材料性能提高。泡沫复合材料压缩实验结果表明:压缩曲线呈现出泡沫金属材料的三段特征。颗粒含量为3 wt.%时,泡沫复合材料抗压强度最高为8.0 MPa,相比基体A356泡沫铝的抗压强度4.1 MPa提高了94.4%;吸能量最高达到6.5 MJ/m³,比基体A356泡沫的吸能量4.5 MJ/m³提高了42.7%;孔隙率越大,泡沫复合材料平台应力值越小,平台长度增加;加载速率增大,泡沫复合材料的压缩曲线更为平滑,且平台应力上升,平台长度变化不明显;3 wt.%纳米ZrB₂/A356泡沫复合材料夹芯板的抗弯强度44.7 MPa,比A356泡沫夹心板的34.9MPa提高27.9%。纳米ZrB₂颗粒对泡沫复合材料的强化机理分析结果为:载荷传递强化机制、Orowan强化机制、细晶强化机制和位错强化机制协同作用,并以此建立了纳米ZrB₂/A356泡沫复合材料模型,对开发新型泡沫复合材料具有指导意义。