本文以纳米碳管增强镁基复合材料为研究对象，采用实验研究与理论建模相结合的方法，探讨了纳米碳管与镁基体相容性问题，并分别采用复合铸造法和粉末冶金法开展了制备纳米碳管增强镁基复合材料的复合方法研究。与此同时，利用差热分析仪、透射电镜、扫描电镜(带波谱，能谱)等现代分析仪器，对纳米碳管增强镁基复合材料的显微组织、力学性能以及纳米碳管与镁基体的界面结合状况和复合材料的拉伸断口形貌特征进行了系统的研究，分析了复合材料的断裂破坏机制。在此基础上，从复合材料中两种不同材料的热膨胀系数的不匹配出发提出了纳米碳管增强镁基复合材料的强化模型。主要内容和研究结果如下： (1)采用合适的化学镀镀液和镀覆条件能够在纳米碳管表面获得很高的包覆率，且镀层完整，连续、致密、光滑和结合力强的镀镍、镍锌和镍铜层，并首次发现可通过调整镀液中主盐组成、还原剂等在纳米碳管表面获得镍锌或镍铜复合涂覆层，这为在纳米碳管的表面低成本、高可控设计和组装复合涂层提供了一种新思路，同时为研究纳米碳管与镁基结合界面提供了更多的选择。 (2)采用本文所设计和制作的装置能制备性能良好的纳米碳管增强的镁基复合材料，为采用铸造复合法和粉末冶金法制备纳米碳管增强镁基复合材料提供了一种新装置和方法。 复合铸造法制备纳米碳管增强镁基复合材料的关键工艺参数主要是加热温度、搅拌时间和CNTs加入量，其中，纳米碳管影响最大，其加入量约为1.0vol％时对力学性能比较有利，加温温度取较低(680℃)较好，搅拌时间在3min时，其综合性能较好，但纳米碳管加入量太高时，因CNTs难以分散而使复合材料的性能大幅下降。 纳米碳管增强镁基复合材料的烧结工艺参数是采用粉末冶金法制备镁基复合材料的制备工艺关键参数，对试样的最终性能(试样的硬度和相对密度)起着决定性的影响。其中，增压压力、CNTs加入量、保温时间、烧结温度的最佳参数为：增压压力：8atm，CNTs加入量：3.5vol％，保温时间：90min，烧结温度：540℃。 (3)CNTs能明显增强镁基复合材料，细化晶粒，提高镁基材料的位错密度，大幅度提高复合材料的抗拉强度、延伸率、平均弹性模量和布氏硬度。其中，采用复合铸造法时，随着CNTs的加入量增加，复合材料的抗拉强度、延伸率、平均弹性模量和布氏硬度明显提高，当CNTs加入量达1.0vol％时，复合材料的抗拉强度比基体最高可提高了150％以上，延伸率比基体最高可提高了30％以上，其平均弹性模量可提高近80％，硬度增加达6个布氏硬度。但在本试验条件下，CNTs的加入量不能超过1.0vol％，否则，因CNTs难以分散而使复合材料的性能大幅下降。采用粉末冶金法时，在一定的范围内，复合材料的强度和硬度随着CNTs加入量的增加而增加，当CNTs加入量达1.5vol％时，其拉伸强度可提高近100％，硬度增加达6个布氏硬度以上。 (4)不同涂层的纳米碳管对复合材料具有不同的增强效果。其中，在CNTs表面镀镍锌的增强效果比单纯镀镍要好，在同等加入量情况下，复合材料的抗拉强度和延伸率提高近30％，但CNTs加入量不能太多，无论其是镀镍-锌处理还是镀镍处理，CNTs加入量超过1.0vol％以后，其抗拉强度和延伸率大幅下降。 (5)首次发现纳米碳管增强镁基复合材料的CNTs表面镀层很清晰，涂层比较完整，CNTs涂层与镁基之间的界面没有观察到任何反应物存在。并发现纳米碳管增强镁基复合材料的拉伸断口具有明显的韧窝特征，采用镀镍锌纳米碳管增强的镁复合材料，其断口韧窝特征更明显，断裂界面在纳米碳管与其涂层之间而不是在涂层与镁基体之间，涂层与镁基体结合紧密。为此，提出了纳米碳管增强镁基复合材料的断裂破坏形式为拔出机制的新观点，这些发现为建立和分析纳米碳管增强机理提供实验依据。 (6)从复合材料中两种不同材料的热膨胀系数不匹配出发，提出镁基复合材料的强化主要是来自于纳米碳管与基体热膨胀系数不匹配而引起的位错强化和细晶强化。首次建立了纳米碳管增强镁基复合材料的强化模型，该模型较好地解释了CNTs增强镁基复合材料的强化机理，并与实验结果比较吻合，为准确描述纳米碳管增强复合材料的损伤断裂机制，丰富纳米复合材料强化机理的理论提供参考。