颗粒增强铝基复合材料（Particle reinforced aluminum matrix composites,简写为PAMCs）是一种轻质结构材料,具有低密度、高比刚度比强度、高导热导电性和尺寸稳定性等优良的综合性能,在交通运输、电子封装和航空航天等方面具有广阔的应用前景。包含多孔预制体制备和铝液浸渗两个步骤的真空压力铝液浸渗法是制备PAMCs的主要方法之一。预制体孔隙特征对铝液浸渗与PAMCs性能有影响,传统上对其的研究是基于二维金相或压汞法;铝液浸渗流动行为决定着PAMCs的制备效率和最终性能,当前研究主要是基于传统达西公式（Darcy’s equation）。本文通过高分辨率（1μm）三维X射线断层扫描技术（Three-dimensional micro-computed tomography,简写为3Dμ-CT）研究预制体孔隙特征,基于预制体微尺度孔隙几何模型,通过数值模拟和实验分析相结合,研究预制体铝液浸渗流动行为,分析孔隙特征对该行为的影响,可为PAMCs制备提供研究基础。首先,针对非规则形状颗粒的预制体,制备了不同颗粒尺寸和淀粉含量的Si预制体以及大小颗粒比例不同的双尺度Si C预制体,使用高分辨率3Dμ-CT,对预制体的孔隙三维特征进行了分析。结果表明,对于Si预制体,当颗粒尺寸和淀粉含量增加时,孔洞和喉道的数量减少而平均半径与体积增大,孔隙分布的均匀性下降,孔隙率则随颗粒尺寸增大而减小,随淀粉含量增加而增大;对于双尺度Si C预制体,随着大尺寸颗粒比例的提高,孔隙率先减小后增大,而孔洞和喉道数量以及孔隙分布均匀性一直下降,孔洞和喉道的平均半径与体积一直增大。其后,选用规则近球形的Al2O3颗粒制备了淀粉含量不同的预制体,通过高分辨率3Dμ-CT对其孔隙三维特征进行了表征分析,并与Si预制体进行对比,分析了淀粉含量和颗粒形状对预制体孔隙特征的影响。研究结果表明,随着淀粉含量增加,Al2O3预制体的孔隙率增大,孔隙空间分布的均匀性下降,孔洞和喉道的数量减少而平均半径与体积增加;淀粉含量相同的Al2O3和Si预制体的孔隙率差别不大,Al2O3预制体的孔隙分布均匀性相对较高,孔洞和喉道的数量较多,平均半径和体积较小。对上述Si和Al2O3预制体,完成了不同浸渗压力和时间的Al Si12合金真空压力浸渗实验,对所得到的复合材料浸渗高度进行了测量分析,使用传统达西公式进行了计算验证,发现传统达西公式高估了复合材料的浸渗高度;基于预制体的孔隙三维特征,使用最小面孔隙率和迂曲度对公式进行了修正,修正公式计算结果与实验结果更为吻合;对比Al Si12/Si和Al Si12/Al2O3复合材料的修正公式计算结果发现,预制体颗粒形状越规则,迂曲度对复合材料浸渗高度的影响越小。最后,根据Si和Al2O3预制体的孔隙几何模型,基于Navier-Stokes方程,进行了Al Si12浸渗预制体的微尺度模拟计算,完成了Al Si12/Si和Al Si12/Al2O3复合材料浸渗前端的扫描测量,分析了颗粒特征（尺寸与形状）和淀粉含量对预制体浸渗过程液相压力与速度,及液相压力对复合材料浸渗前端特征与残余孔隙的影响规律。结果表明,预制体的液相压力沿浸渗方向逐渐下降。颗粒尺寸越大,预制体的液相压力损失越小,自由表面的液相压力越高,液相流动速度越大,复合材料浸渗前端表面积越大,残余孔隙越少;而当淀粉含量增加时,上述变化的趋势相同但幅度较小。对比Al Si12/Si和Al Si12/Al2O3复合材料的模拟与实验结果发现,Al2O3预制体自由表面的液相压力较低,其复合材料浸渗前端的表面积较小,残余孔隙较少。