铝基复合材料以其质量轻、比强度高等优良性能具有广泛的应用前景,尤其是纳米碳增强铝基复合材料近年来更是得到了广大研究者的青睐并取得一定的成果,但是纳米碳材料在基体中的均匀分散和界面调控问题仍未得到很好的解决。鉴于此,本文先采用共价功能化结合非共价功能化的方法对碳纳米管和石墨烯进行表面改性提高其分散性能；利用原位合成原理：SiO2+Al→Si+Al2O3,分别运用热压和热等静压法制备不同成份碳纳米管、石墨烯及碳纳米管和石墨烯与氧化铝共增强Al-Si合金复合材料。研究了纳米碳含量、制备工艺等对复合材料的影响,分析了断口及断裂机理,探讨了纳米碳对复合材料的增强机理,可为多相增强铝硅基复合材料的设计与制备提供一定的参考价值和理论意义。采用没食子酸、芦丁水溶液分别对碳纳米管、石墨烯进行表面改性,水溶液的浓度过高对碳纳米管、石墨烯的修饰作用减弱,嫁接到表面的活性官能团发生脱附现象,水溶液浓度过低起不到修饰作用。通过研究发现：没食子酸表面改性碳纳米管的较佳浓度为10μg/ml,此浓度下嫁接到碳纳米管表面的活性官能团最多,分散性能较好；芦丁表面改性石墨烯的较佳浓度为0.02μg/ml。结合傅里叶红外光谱、扫描电镜、透射电镜结果分析其作用机理为：没食子酸、芦丁的大π共轭结构与碳纳米管、石墨烯的π-π堆积作用；没食子酸、芦丁与碳纳米管、石墨烯表面的无定形碳及表面缺陷发生化学作用。将经过表面改性的碳纳米管、石墨烯与铝、氧化硅粉末球磨混合冷冻干燥制得复合粉体,真空热压烧结制备碳纳米管、石墨烯含量不同的铝硅基复合材料。通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察分析复合材料的微观组织,结合复合材料的力学性能分析增强相对复合材料微观组织及性能的影响。结果表明碳纳米管、石墨烯、碳纳米管和石墨烯的较佳含量分别为0.5%、1.0%、0.75%+0.25%；多相多尺度增强相的协同增强效果明显高于碳纳米管单独的增强作用,Al-Si-Al2O3-CNTs复合材料的硬度、抗压强度、抗剪强度分别为55.2HV,334.1 MPa,84.9MPa,同比碳纳米管单独增强的复合材料分别提高57.3%、26.0%、32.4%。通过热等静压方法制备碳纳米管、石墨烯、碳纳米管和石墨烯的含量分别为0.5%、1.0%、0.75%+0.25%的铝硅基复合材料,复合材料在制备过程中原位反应完全,致密度较高。复合材料的断裂方式有：基体材料的微孔聚集型断裂、界面脱粘型断裂、增强相颗粒的穿晶断裂、基体材料的撕裂及空隙等缺陷处的开裂；最终材料的失效是由这几种断裂机制的共同作用的结果。增强相的增强作用为：细晶强化、载荷传递增强、Orowan机制强化作用,除此,还有石墨烯的超大界面增强作用。