颗粒增强铝基复合材料作为一种轻质高性能结构材料,因较低的制造成本、轻量化,同时具有高模量、高强度和良好的耐磨性等特点,因而被广泛地应用于航空航天和交通运输等领域。然而,颗粒增强铝基复合材料强塑性不可兼得的难题限制了其更广泛的应用。提高纳米颗粒体积分数或调控制备工艺在铝基体中引入孪晶或许是解决铝基复合材料强塑性不可兼得的有效方法。然而,高体积分数纳米颗粒易团聚问题和铝基体较高的层错能不利于孪晶形成等,使得相关复合材料难以制备相关研究较少。因此,研究高体积分数纳米颗粒均匀分散的铝基复合材料或含有宏观孪晶的铝基复合材料的制备、力学性能和变形机制很有意义。本文采用高能球磨法结合真空热压烧结工艺制备了高体积分数纳米Al2O3/Al复合材料和含有宏观孪晶的Al2O3/Al复合材料,分别研究了其微观结构、力学性能和变形机制。主要研究工作如下:1.研究了高体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的微观结构。结果表明:纳米Al2O3颗粒在铝基体中分散均匀,颗粒间距为纳米级;随着Al2O3颗粒体积分数增大,复合材料的晶粒尺寸先减小后增大,位错密度先增大后减小。2.研究了高体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的力学性能。结果表明:随着纳米Al2O3颗粒体积分数增大,复合材料的压缩强度提升明显,其中15vol.%-Al2O3/Al复合材料的抗压强度为741 MPa,同时具有23%的失效应变,失效方式也由脆性-韧性混合断裂转变为脆性断裂。3.研究了高体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的变形机制。结果表明:细晶强化、载荷传递强化、热失配强化和Orowan强化对复合材料压缩强度的提高有显著作用。当Al2O3颗粒体积分数达到15vol.%时,复合材料中实际位错密度远低于因热失配强化产生位错密度的理论值;复合材料的变形过程由纳米Al2O3颗粒与位错的相互作用主导,位错会在Al2O3颗粒周围堆积。4.研究了纳米Al2O3颗粒和孪晶协同对Al2O3/Al复合材料的微观结构影响。结果表明:随着制备温度升高,复合材料中Al2O3颗粒含量增多;当制备温度达到610℃时,复合材料中开始形成宏观孪晶,随着制备温度进一步升高,孪晶含量增多。5.研究了纳米Al2O3颗粒和孪晶协同对Al2O3/Al复合材料的力学性能和强化机制影响。结果表明:孪晶的存在能大幅提升复合材料的压缩强度并维持较好的塑性,随着孪晶含量增加,复合材料强度显著提升;纳米Al2O3颗粒对位错的钉扎作用和孪晶对位错运动的阻碍是复合材料强度提升的主要原因。