铝基复合材料因具有低密度、高比强度、低膨胀系数、高温稳定性好等优点，成为金属基复合材料的研究重点，在航空航天、交通运输以及建筑等领域具有广泛的应用前景。陶瓷晶须材料由于具有低的缺陷密度、稳定的高温力学性能和化学性能以及高强度和高硬度，是复合材料的重要增强体。但是，采用传统粉末冶金法或铸造法制备的晶须增强铝基复合材料，由于增强体多以外加机械混合的方式与基体复合，所以存在晶须易团聚、界面反应严重和分散不均匀等问题。因此，探索获得晶须均匀分散并与基体稳定结合的新型复合材料制备方法，对于提高复合材料的性能并实现工业化应用具有重要意义。本文通过对晶须进行表面改性提高其分散性，或通过在铝基体原位生长陶瓷晶须增强体制备复合材料，并对其微观组织结构、力学性能、以及强化机理进行了系统研究。采用化学镀方法，以Al（NO₃）₃、 Cu（NO₃）₂、NiSO₄和AgNO₃为原料，在硼酸镁（Mg₂B₂BO₅）晶须表面分别获得Al₂O₃和Cu、Ni、Ag金属包覆层，研究了不同混合方式对Mg₂BB₂O₅晶须与铝粉混合分散性的影响，制备了表面改性晶须增强的铝基复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明，表面包覆的Al₂O₃或Cu、Ni、Ag层能显著减少静电引力对陶瓷晶须造成的团聚作用，获得晶须与铝粉均匀混合的复合粉末；表面改性处理能够获得具有良好的两相过渡层，并明显增强铝基复合材料的硬度和耐磨性，证明了晶须增强体的分散性以及与基体的界面结合对复合材料的综合性能具有决定性的作用。采用反应合成方法，在铝基体上原位制备了陶瓷晶须。通过对含镁粉末、铝粉与硼酸的高能球磨预处理，煅烧制备出硼酸镁（Mg₂B₂BO₅）、硼酸铝（Al₄BB₂O₉）和铝酸镁（MgAl₂O₄）晶须，研究了预处理方式、煅烧温度和时间等条件对晶须生长的影响，并对铝基体上铝盐晶须的原位生长机理进行了探讨。结果表明，高能球磨预处理可以促进陶瓷晶须的生长，从而可以在相对于常规方法更低的温度下制备Mg₂B₂BO₅、Al₄BB₂O₉和MgAl₂O₄晶须，为在铝基体上原位生长陶瓷晶须提供了新的制备途径；煅烧温度对晶须生长的形貌影响显著，随着煅烧温度的升高，晶须平均尺寸和直径增大，800°C下煅烧可以获得直径达到1μm且长径比大于10的MgAl₂O₄晶须，而煅烧时间超过30min后对晶须形貌并无明显影响；通过对比不同原料配比的煅烧产物及煅烧过程的差热（DTA）分析，证明该类晶须的生长机制主要为SLS（溶液-液相-固相）机制。采用基体内原位合成法及高温热挤压处理制备了MgAl₂O₄晶须增强铝基复合材料，对原位生长MgAl₂O₄晶须的分布与结合状态进行了表征，研究了复合材料的微观组织结构、物理性能和力学性能，探讨了晶须增强铝基复合材料的强化机理。结果表明，MgAl₂O₄晶须由原料中的MgO及Al₂O₃反应生成，一定程度上减少了原料铝粉表面Al₂O₃对复合材料烧结时的负面影响；同时铝基体也参与反应，使新生成的MgAl₂O₄晶须能够与半熔融的铝基体相匹配生长，获得在原子层面匹配的MgAl₂O₄-Al界面；原位生长的MgAl₂O₄晶须能在铝基体中均匀分布，并与基体有良好的界面结合，有效提高了复合材料的硬度和强度及高温稳定性，当原料中Mg含量为15%时，生成MgAl₂O₄晶须含量为22.5%的复合材料硬度达120HV以上，软化温度达到400°C，热膨胀系数为18.5×10^-6/°C；由于原位生长晶须具有均匀分散性，随着晶须含量的增高，晶须对铝基体的增强作用呈线性增加，当MgAl₂O₄晶须超过20%时，复合材料的强度、弹性模量和高温稳定性等综合性能达到最佳。复合材料的强化效果主要源于MgAl₂O₄晶须自身的陶瓷硬质特性、陶瓷晶须的弥散强化以及晶须构筑的网络骨架等因素。