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采用喷射沉积法制备的SiCp/Al-Si复合材料具有密度低、高比强度、高比刚度、低的热膨胀系数、高的耐磨性等优点,使其在车辆制动材料方面具有广阔的应用前景。在实际应用中,这些工程构件大多都处于循环载荷下,容易产生疲劳裂纹,引起疲劳破坏。目前由于缺乏喷射沉积SiCp/Al-Si复合材料疲劳性能的了解以及常规疲劳裂纹的机理研究,制约了该复合材料的结构设计和使用。因此研究SiC颗粒增强铝硅复合材料的疲劳性能对于构件的安全设计具有十分重要的意义。本论文采用喷射沉积技术制备了SiCp/Al-Si复合材料锭坯,系统研究了不同粒径SiC颗粒以及基体Si含量加入后,复合材料微观组织结构变化与疲劳性能的关系,分析其在疲劳裂纹形核与扩展阶段对裂纹扩展的迟滞效应。主要得到以下结论：(1)选择A1-7Si为基体合金,研究两种不同粒径SiCp (4.5μm,20μm)增强复合材料的微观组织及其静态力学行为,表明SiC颗粒的加入使复合材料的弹性模量高于相同工艺制备的基体合金,但是其抗拉强度以及延伸率较低,挤压坯中SiC颗粒分布有沿挤压方向排列的趋势。对比研究4.5μm与20μm SiCp/Al-7Si复合材料发现,前者由于颗粒间距小,颗粒承载大,表现出较高的弹性模量和抗拉强度,断裂方式以SiC颗粒与铝基体界面脱离为主要形式,而后者表现为SiC颗粒自身的断裂。选择粒径为4.5μm SiCp为增强相,研究了基体合金分别为Al-7Si、Al-13Si、A1-20Si复合材料的力学行为,表明随Si含量的增加,复合材料的初晶Si以及共晶Si的体积百分数、弹性模量、屈服强度以及抗拉强度也随之增加,同时延伸率随之降低,脆性增加,初晶Si的断裂的倾向性提高。(2)对比研究20μm和SiC颗粒增强A1-7Si复合材料的低周疲劳性能的研究表明,不同粒径SiC颗粒增强Al-7Si复合材料包括基体合金在总应变控制下,都表现出相似循环应力响应行为,即循环硬化,且随总应变幅值的增大,其循环硬化程度也相应的提高。在高应变幅值下,前者要高于后者,而在低应变幅值下,后者的疲劳寿命较高。其中小尺寸颗粒增强复合材料由于受到高位错密度及低软化效应影响,在低应变幅值(0.30%,0.35%,0.40%)下,循环硬化程度较高,而在高应变幅值(0.50%)下,小尺寸颗粒增强复合材料的软化效应会加剧,其空洞一旦形核就很容易扩展并在SiC颗粒聚集区连接,其硬化效应将会受到抑制,循环硬化程度会降低。不同Si含量(7%,13%,20%)的4.5μm SiCp/Al-Si的低周疲劳寿命遵循Coffin-Manson关系式,其疲劳延性系数ε’f值分别为2.63,1.09和0.85,其疲劳延性指数c值分别为-0.5284,-0.4506以及-0.5954。在给定塑性应变幅值下,Si含量越高,其对应的低周疲劳寿命就越低,循环硬化程度也随之降低,分析认为Si含量的增加导致Si相的断裂及其Si相与基体界面处大量空洞的形核所造成的微裂纹数量随之增多,且随循环次数的增加,微裂纹之间的连接更加容易,加剧了软化程度,导致应力松弛,抵消部分由位错增殖带来的硬化效应。(3)不同粒径SiCp/Al-7Si复合材料疲劳裂纹扩展行为研究表明,小尺寸SiC颗粒(4.5μm)增强复合材料的门槛值ΔKth(3.88MPa·m1/2)要高于基体合金(3.60MPa·m1/2)以及大尺寸SiC颗粒(20μm)复合材料(3.63MPa·m1/2),且在相同的△K水平下,小尺寸颗粒复合材料裂纹扩展速率始终比基体材料低；20μmSiCp/Al-7Si复合材料的裂纹扩展速率,在近门槛区以及稳定裂纹扩展区,低于基体材料；而在快速扩展区,则高于基体。增强相SiC颗粒对裂纹偏折以及SiC微裂纹萌生均会使裂纹路径曲折,提高裂纹扩展抗力,特别是SiC颗粒的自身微裂纹萌生是导致小尺寸SiC颗粒复合材料具有较高的闭合效应的主要原因。SiC颗粒对裂纹偏折是20μmSiCp/Al-7Si复合材料疲劳裂纹门槛值高于基体合金的主要原因。随△K的增加,裂纹穿过SiC颗粒向前扩展概率增加,SiC颗粒与基体频繁分离以及SiC颗粒频繁断裂导致该复合材料的裂纹扩展速率会高于基体合金。不同基体Si含量(7%,13%,20%)复合材料疲劳裂纹扩展行为研究表明,在低AK下,复合材料的疲劳裂纹遇到Si颗粒发生偏转,Si相有阻碍裂纹扩展的作用,且随Si含量的增加,裂纹偏转频率越高,裂纹路径更为曲折；由于复合材料的抗拉强度、屈服强度以及弹性模量也Si含量的增加而提高,导致裂纹尖端的张开位移(CTOD)的减小,使得4.5μm SiCp/Al-20Si复合材料表现出最高门槛值。而在高AK下,随Si含量的增加,疲劳裂纹尖端处由于Si/Al基体界面处空洞的形核以及初晶Si的断裂所造成的微裂纹就越多,且随应力因子的提高,裂纹尖端处微裂纹的连接更加容易是导致复合材料疲劳裂纹扩展抗力逐渐降低的主要原因。(4)随相对密度的提高,SiCp/Al-Si复合材料热疲劳裂纹扩展的速率下降。裂纹扩展速率、显微硬度随热循环次数的增加表现出类阶段性的起伏变化,体现出热循环过程中热应力释放与产生交替支配引起的位错密度的周期变化。裂纹绕过Si颗粒向前扩展,裂纹穿过Si颗粒向前扩展是裂纹在Si相中扩展的两种主要表现形式；此外,Si颗粒对裂纹有钝化作用；SiC颗粒与基体的界面脱离以及SiC颗粒的断裂是热疲劳裂纹与SiC的发生相互作用的两种主要机制。