铝基复合材料有质量轻、比强度高,耐磨性好等优异的性能,在航空、军事以及汽车工业等领域受到越来越多的关注。目前,绝大多数金属基复合材料(MMCs)的陶瓷颗粒增强相尺寸在微米级,一般来说,微米级增强颗粒的含量较高时,复合材料的韧性降低,而向基体中加入少量的纳米陶瓷颗粒(通常在2wt.%以下),不仅能显著提高材料的强度,还可获得较高的韧性。这种纳米颗粒增强金属基复合材料(MMNCs)已经成为金属基复合材料近年来的研究热点。然而,纳米颗粒与金属熔体的润湿性差,很难加入金属熔体,并且纳米陶瓷颗粒在金属熔体中很容易团聚。为此,本文研究了nano-SiCp增强Al基复合材料的制备技术,结合干式高能球磨法、熔体超声复合法和挤压铸造成形制备出了nano-SiCp为0.5wt.%、1wt.%和2wt.%的nano-SiCp/A356复合材料。首先将平均粒径为40nm的SiC粉与微米级Al粉混合物干式高能球磨,制备出毫米级(粒径在0.5~2mm之间)SiCp/Al复合颗粒。然后将毫米级SiCp/Al复合颗粒加入到700℃以上的Al-Si合金熔体熔化稀释,最后在液态、超声液态、超声半固态三种成形工艺下挤压铸造成形。主要研究了干式高能球磨参数对SiCp/Al复合颗粒的形貌和尺寸、nano-SiCp分布情况的影响,研究了不同成形工艺和工艺参数对复合材料的微观组织和力学性能的影响。干式球磨制备SiCp/Al复合颗粒的研究结果表明:转速影响复合颗粒的形状和尺寸,球料比主要影响复合颗粒的尺寸。球磨14h过程中,转速由180rpm增大到360rpm时,复合颗粒由细小的碎片状向近球状转变。球料比由10:1减小到3:1时,球形复合颗粒的平均尺寸由1mm增大到1.5mm。当球磨混合粉末中纳米SiC不超过4wt.%时,nano-SiCp在毫米级SiCp/Al复合颗粒中能够均匀分布。干式高能球磨过程中,毫米级SiCp/Al复合颗粒的形成过程可分为三个阶段:大量nano-SiCp粉吸附或镶嵌在Al粉表面,混合粉末宏观上均匀混合;Al粉焊合,尺寸达到毫米级,nano-SiCp嵌入Al基体内部,微观上弥散分布;nano-SiCp/Al复合颗粒成球,形貌和尺寸达到平衡。毫米级nano-SiCp/Al复合颗粒极大地改善了nano-SiCp与金属熔体的润湿性,使nano-SiCp很容易加入液态铝合金中。加入nano-SiCp后,复合材料的晶粒和共晶硅尺寸较基体材料明显减小。对复合材料熔体进行超声振动能有效促进nano-SiCp在金属熔体中的分散,同时细化了基体组织。绝大部分nano-SiCp比较均匀地分布在共晶组织中,少量nano-SiCp十分均匀地分布在晶粒内部。当nano-SiCp的加入量达到2wt.%时,出现了1μm左右的小团聚。超声液态挤压铸造制备的nano-SiCp/A356复合材料的力学性能整体上优于液态挤压铸造和半固态挤压铸造。三种制备工艺下,随成形压力的增加,复合材料抗拉强度和延伸率逐渐提高,200Mpa成形压力之后不再明显变化。随nano-SiCp含量的增加,无压力成形时,复合材料抗拉强度逐渐降低;压力成形时,复合材料抗拉强度先增加后降低,在1wt.%nano-SiCp时达到最大。超声液态工艺200MPa成形压力制备的1wt.%nano-SiCp/A356复合材料具有较高的力学性能,其铸态和T6态的抗拉强度分别达到260MPa和344MPa,较相同条件下基体材料分别提高4.4%和8.2%。