SiC颗粒增强铝基复合材料以其优异的性能，如高比强度、比模量、良好的导热、导电性能以及尺寸稳定性和耐磨性等，使其在现代工业生产和国防工业领域具有非常重要的作用。为获得综合性能优良的SiC颗粒增强铝基复合材料结构件，需要对其承载变形行为进行分析讨论，并结合试验研究和数值模拟结果，从宏微观角度出发对其二次成形工艺进行研究，进而为改善SiCp/Al复合材料的成形质量和使用性能提供依据。本文主要采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对15vol.%SiCp/Al复合材料的承载变形行为、力学性能和二次加工制坯工艺等开展研究。为获得颗粒增强金属基复合材料的细观特征，特采用信号处理中的频谱分析方法对增强颗粒的形状特征进行数学描述。同时，结合ABAQUS软件的二次开发功能对复合材料的应力状态参数进行可视化输出，并分析讨论了颗粒形状及其界面特性对复合材料承载变形行为的影响。采用微压痕试验方法对SiCp/Al复合材料各组元的力学行为和性能参数等进行分析讨论，建立了SiCp/Al复合材料各组元的承载变形本构方程。基于热模拟试验方法对SiCp/Al复合材料的热变形行为进行研究，建立了SiCp/Al复合材料的高温变形本构方程、三维切片热加工图和考虑加工历程的材料热变形过程临界失稳应变分布图。最后，基于课题组的专利技术（ECSEE），对SiCp/Al复合材料的二次加工制坯工艺进行了模拟研究。本文主要研究结果如下：对典型几何形状的频谱分析发现，不同形状、方位以及近似形状的几何图形其频谱特征存在明显差异。FFT分析结果表明，各谐波信号对应于增强颗粒的不同形状特征，可用于增强颗粒几何形状的数学描述。而归一化后的FFT分析结果能够明确表征出几何形状之间的相似度与增强颗粒表面的粗造度。分析表明，FFT频谱分析结果对轮廓形状的空间取向表征存在一定困难，但小波分析（WT）对此却能够明确表征。研究表明，FFT结果只关注了分析信号的频域特征，而WT结果则同时保留了分析信号的频域和时域特征。因此，WT分析结果逼近信号最小SSRE值，能够更有效的提取并表征出复杂几何形状的轮廓信号特征。对单轴拉伸后的SiCp/Al复合材料进行扫描电镜分析，并结合内聚元模型对不同颗粒形状及界面特性的复合材料进行模拟研究，发现轴比较大的增强颗粒容易断裂，特别是位于垂直于拉伸方向分布的增强颗粒更容易断裂失效，而轴比较小的增强颗粒则倾向于界面脱粘。研究发现随颗粒轴比增加，高应力三轴度区（拉应力状态）从颗粒赤道位置逐渐扩大并交联，而位于颗粒中心部位的压缩变形区则骤减，并被剪切和拉伸变形所取代，这就意味着随颗粒轴比增加，复合材料更倾向于剪切或拉伸断裂。颗粒形状、界面强度及厚度不同，复合材料承载变形的界面损伤程度、平均应力应变关系以及增强效果等也不同，整体来看椭圆系列增强颗粒复合材料的加权平均流动应力大于矩形系列，这和颗粒引起的应力集中有关，也与不同轴比增强颗粒与基体在拉伸方向上的等效串并联关系有关。通过对复合材料各组元（颗粒、界面和基体）微压痕曲线和微观力学性能分析，发现颗粒和界面的微压痕曲线加载段都存在明显的拐点，针对颗粒微压痕曲线来说，拐点之前变化较为平缓，而后则变得异常陡峭，这与颗粒对基体材料的“二次压头”作用有关，而界面处的微压痕曲线变化趋势则与此正好相反。对比分析发现，增强颗粒的杨氏模量小于其宏观测量值，基体材料的杨氏模量略大于其宏观测量值，相比较界面处的杨氏模量则略低于基体材料。同时，通过对微压痕过程中基体材料的能量耗散图、能量参数以及等效弹性应变分布等综合分析，从更深层面上理解了材料微压痕过程中的承载变形行为与微观机制，发现当加载载荷增加时，统计储存位错密度保持不变，但总位错密度和几何必需位错密度却随加载载荷和压痕深度的增加而降低。基于热模拟压缩试验，对SiCp/Al复合材料的热变形本构方程进行了分析讨论。研究发现M-ZA模型在高温、低应变速率条件下有较好的预测能力，Arrhenius-type模型在较低温度下有较好的预测能力，而DMNR模型则能够很好的预测较高温度和较低应变速率下的流动应力曲线。相对来说，DMNR模型能够获得和ANN模型较接近的预测精度，并且具有明确的函数表达式。同时，基于Malas准则，建立了反映SiCp/Al复合材料内禀变形特性的三维热加工图和加工质量控制参数人工神经网络模型。最后，提出了一种考虑热加工历程的SiCp/Al复合材料临界失稳应变分布图，并优选出了合理的热加工工艺窗口：温度623~660K、应变速率0.05~0.075s-1和温度720~773K、应变速率0.04~0.18s-1。在SiCp/Al复合材料热加工图和临界失稳应变的基础上，结合R-T损伤模型，建立了SiCp/Al复合材料高温变形几何失稳和组织失稳模型。同时，基于Deform-3D有限元软件的二次开发功能，实现了SiCp/Al复合材料热加工质量特征参数、应力状态参数和损伤变量的可视化输出。通过建立的损伤失稳模型，对SiCp/Al复合材料的ECSEE大变形扭转挤压过程进行模拟分析，确定出了合理的工艺参数范围。研究发现，ECSEE方法能够累积较大的塑性变形，并能有效改善材料的组织结构形态。