随着航空航天、汽车、电子、军工等领域的快速发展,具备结构功能一体化的B4CP/Al复合材料越来越受到研究人员们的广泛关注。传统高含量微米B4CP增强体在提高B4CP/Al复合材料硬度、强度方面发挥优异效果,但是大量硬质相的存在降低了材料的可加工性能。作为先进铝基复合材料的生产与使用,只有具备稳定的可加工性才能充分发挥其价值。高性能的纳米颗粒可实现少量颗粒的添加显著提高材料的力学性能。然而纳米颗粒比表面积大、强界面相互作用使其自身易发生团聚,进而难以实现在金属基体中的弥散分布,导致纳米增强颗粒无法充分发挥自身优异的增强效果,制备过程困难。尤其随着纳米颗粒含量的提高,纳米颗粒的团聚将会使材料的力学性能发生降低,因此改善纳米颗粒在基体中的分散问题已成为当前国内外迫切需解决的问题。然而,目前国内外关于纳米B4CP/Al复合材料的研究较少,因此如何通过高效的制备工艺制备纳米B4CP均匀分布于基体中的铝基复合材料,使纳米B4CP充分发挥增强优势,将对进一步提高铝基复合材料的综合性能具有重要的现实意义。本文针对高含量n-B4CP/2009Al复合材料中纳米增强体难于有效分散的问题,提出一种高效-低成本的制备方法,通过粉末冶金和热挤压法成功制备出含量为2、4、6vol.%纳米B4Cp/2009Al复合材料。通过对6vol.%纳米B4Cp/2009Al复合材料的制备工艺探索,优化出制备纳米B4CP/2009Al复合材料的最佳制备方法。结合OM、XRD、SEM、TEM等测试分析手段,研究制备工艺对复合材料组织演变规律、热处理和增强体含量对复合材料组织与力学性能的影响,主要研究结果表明:(1)本文根据合理的工艺制度,采用三维高效混料机混料、多级真空热压和热挤压法成功制备2、4、6vol.%纳米B4CP/2009Al复合材料。制备的复合材料,纳米B4CP弥散分布于基体中,且未发现明显孔洞缺陷。经最佳热处理工艺处理后,4vol.%纳米B4CP/2009Al复合材料具有最优的综合性能,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到510MPa、375MPa和4.6%。(2)利用三维高效混料机混料制备简单高效,球料比为5:1,混料30h,可基本实现纳米B4CP在基体中的均匀分布。混料过程中,在球-料-罐的相互撞击和基体大颗粒之间的相互摩擦作用下,趋于分散状态的纳米B4CP逐渐被机械镶嵌在基体颗粒中,从而实现在Al基体中的均匀分布。(3)研究表明,纳米B4CP/2009Al复合材料的真空热压与热挤压最佳工艺参数为:600℃真空热压,保温80min;480℃热挤压,挤压比5:1,挤压速度5mm/s。获得的棒材表面光滑无缺陷,复合材料致密度均在99.74%以上。(4)含量为2、4、6vol.%的纳米B4CP/2009Al复合材料的最佳热处理工艺参数为:495℃固溶,保温1h淬火;175℃人工时效14h。复合材料达到峰值硬度的时间比基体合金缩短2h,这主要是由于复合材料中少量纳米颗粒团聚与细小纳米颗粒协同作用使基体中的位错密度增加,促进析出相的快速形核,起到了加速时效的作用。