当前,随着节能减排、可持续发展的要求越来越高,汽车车身轻量化已经成为21世纪汽车技术的前沿和热点。由于AA6111铝合金具有较高的屈强比,良好的耐蚀性,成型性和工艺性能良好等优点,而成为汽车轻量化的首选材料。但随着轻量化技术的发展,对其各项性能也有了更高的要求。本文以车身用AA6111铝合金为基体,利用原位反应合成技术制备高性能的原位纳米颗粒增强AA6111复合材料,并通过热模拟实验获得复合材料的流变应力曲线,建立复合材料的本构方程和热加工图,研究其热变形行为,在此基础上研究热挤压对复合材料组织和性能的影响规律及机制。本文首先通过原位反应制备了ZrB₂/AA6111纳米颗粒增强铝基复合材料,然后通过Gleeble-3500热模拟试验机对原位合成的2 vol.%纳米ZrB₂/AA6111复合材料的高温流变行为进行研究,获得复合材料的流变应力曲线,构建了复合材料的变形本构方程,绘制了复合材料的热加工图。结果表明:原位纳米颗粒增强AA6111复合材料在高温热变形时存在稳态流变特征,随着应变速率的降低和温度的提高,流变应力随之减小,从热加工图中可以观察到两个典型的适合加工的安全窗口:其中区域B(470-510°C和0.13-1.1 s^-1)为最佳热加工窗口。原位纳米ZrB₂/AA6111复合材料热挤压后的微观组织分析表明:热挤压变形可以有效消除铸造缺陷,热挤压变形后复合材料中的第二相和增强体颗粒分布相比于变形前更加均匀,并且由于动态再结晶行为,变形后产生了大量细小且形貌规则的等轴晶。颗粒含量对复合材料的再结晶行为有显著的影响,随着颗粒体积的增加,复合材料的平均晶粒尺寸逐渐变小,再结晶晶粒的数量明显升高。但是由于硬质颗粒与铝基体的弹性模量,导热系数不同,当颗粒含量超过一定限度后,在颗粒尤其是颗粒团簇附近,由于应力集中和传热不均导致的裂纹、空洞等缺陷出现的概率明显增加,当颗粒含量为2 vol.%时,其晶粒尺寸相对较小并且缺陷较少。热挤压温度对复合材料的再结晶行为有着显著的影响,随着温度的升高,再结晶程度明显提高,当温度为500°C时,发生了完全再结晶现象,但温度达到550°C时,再结晶晶粒会发生异常长大的情况。原位纳米ZrB₂/AA6111复合材料热挤压后的性能研究表明:复合材料的强度随着颗粒含量的增加而升高,塑性先升高后降低,当颗粒体积分数为2%时,其综合性能最佳,抗拉强度与延伸率分别为362.6MPa和24.3%,此时成形性指数n值和r值最大,表明复合材料压延性能相对较好,但屈强比(?_0.2/?_b)与低颗粒含量复合材料相比略高,抗弯强度为426.2MPa,弯曲变形抗力较大但弯曲延伸率最大,有利于弯曲成形;复合材料的强度和塑性随着热挤压温度的增加先升高后降低,当热挤压温度为500°C时,所制备的复合材料挤压材的抗拉强度和延伸率达到最佳,分别为365.3MPa和24.5%,并且在该温度下,屈强比(?_0.2/?_b)最小、成形性指数n值r值最大,表明成形性能最佳;抗弯强度为425.6MPa,弯曲变形抗力较大但弯曲延伸率最大,有利于弯曲成形。考虑到力学性能和成形性能的情况下,当颗粒含量为2 vol.%,挤压温度为500°C时,复合材料挤压材的综合力学性能最好。热挤压变形过程中纳米颗粒对原位颗粒增强铝基复合材料的强化机理分析表明:强化机制主要有Orowan强化、细晶强化、位错强化,其中对复合材料强化作用最大的为细晶强化;在变形过程中,复合材料中的纳米ZrB₂颗粒可以有效的阻碍位错的运动、促进再结晶,从而细化晶粒、提升复合材料的强度。