颗粒增强铝基复合材料性能优良,批量生产成本低,生产工艺简单,具有高塑性、高韧性、高硬度和高模量等优良特性。经过多年的发展,已经成为了航空航天、国防军事等高新技术领域中不可或缺的轻量化功能材料和结构材料。但由于制备工艺的不完善,以及第二相粒子的加入,颗粒增强铝基复合材料制品中容易出现颗粒分布不均匀的缺陷,这对材料的性能产生了严重影响,限制了颗粒增强铝基复合材料的使用。本论文针对颗粒增强铝基复合材料中容易出现的颗粒偏聚缺陷,利用超声波在不连续面会发生反射、散射和透射的特性,初步建立超声波信息和材料组织之间的相互关系,并研究了缺陷对复合材料性能的影响。为了探讨不同体积分数的SiC对性能的影响,在15%SiCp/2009Al和60%SiCp/2009Al复合材料中引入了预先制备好的不同体积分数的SiCp/Al复合材料试样,模拟SiC偏聚缺陷。使用超声无损检测对粉末冶金法制备的含缺陷的15%SiCp/2009A1和60%SiCp/2009Al复合材料试样进行超声无损探伤。同时模拟了不同形状和不同尺寸的SiC偏聚缺陷对性能的影响。通过超声无损检测技术对粉末冶金法制备的含缺陷的15%SiCp/2009Al和60%SiCp/2009Al复合材料进行研究,发现缺陷尺寸与体积分数差异均能在超声检测波形中呈现。引入不同体积分数的SiC形成尺寸和形状相同的缺陷时,SiC体积分数越大,峰值越高;相同体积分数的圆柱体缺陷,引入的SiC形成的缺陷尺寸越大,超声波峰值越高。在此基础上对颗粒分布不均匀缺陷进行定位,然后将这些缺陷解剖出来制成含缺陷的试样,对含缺陷试样进行拉伸性能测试。结果表明,随SiC偏聚缺陷尺寸增大,含缺陷试样的抗拉强度明显下降,较无缺陷位置下降24%,断后伸长率下降,对屈服强度影响不大;随着引入的SiC的体积分数增大到60%时,抗拉强度下降约30%。在拉伸断口的无缺陷区域可以观察到大量的韧窝,表明碳化硅增强铝基复合材料在拉伸过程中发生了韧性断裂,而在扫描电镜下观察到的的穿晶断裂和增强体颗粒的开裂,表明基体的应力向增强体颗粒发生了转移,增强体颗粒承载了较大载荷,颗粒增强作用得到发挥。含缺陷组织材料的拉伸断口处,可观察到缺陷部分发生了脆性断裂。在以上结果的基础上,对含SiC颗粒分布不均匀缺陷的15%SiCp/2009Al进行了断裂韧性测试。断裂韧性结果表明,随着SiC含量的增加,断裂韧性先增加后减小,无缺陷的15%SiCp/2009Al复合材料断裂韧性达到最大值22.55MPa·m1/2,缺陷尺寸为φ2mm × 4mm的试样中,断裂韧性最低值为7.68MPa·m1/2,与无缺陷标准试样相比,断裂韧性下降了 64.7%。当引入相同形状、相同体积分数的SiC形成偏聚区域,且此时SiC体积分数大于15%,则偏聚区域尺寸越大,韧性下降越大。总之,通过超声无损检测技术对粉末冶金法制备的含缺陷的15%SiCp/2009A1和60%SiCp/2009Al复合材料进行研究,对于偏聚区域尺寸在φ0.8mm × 1.6mm以上的缺陷,我们可以准确判断出缺陷对应的当量大小,并对材料性能的影响程度做一定的评估。在实际生产过程中,对颗粒增强铝基复合材料制品进行超声检测时,若发现含有偏聚区域尺寸在φ1.2mm× 2.4mm以上的较大区域的颗粒分布不均匀型缺陷时,制品的抗拉强度和断裂韧性均出现下降,屈服强度不变。需要根据实际应用场景,判断是否满足使用要求。