材料作为制造业的基石,是社会发展进步的现实基础和先导,其发展进步对汽车、航空、信息等产业都有着显著的推动作用。随着科学技术不断地发展进步,越来越多的产业受限于材料性能而进入发展瓶颈期,传统材料性能逐渐落后于先进制造业对于材料的要求。如何改进材料性能使其更好地适应行业发展要求就显得尤为重要。本课题研究了碳纳米管表面涂覆ZrO2陶瓷颗粒的包覆机理。采用高能超声辅助熔炼工艺制备了ZrO2@CNTs/2A70铝基复合材料,并对其组织、性能和增强理论进行了研究分析。对ZrO2@CNTs/2A70复合材料进行了热挤压二次加工,通过硬度测试、拉伸性能测试以及摩擦磨损实验对碳纳米管和热挤压对复合材料微观组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响以及强化机理进行了分析。研究结果表明:在CNTs表面涂覆ZrO2颗粒后,ZrO2@CNTs与2A70熔体的接触角从140.70°下降到116.85°,虽然ZrO2@CNTs的润湿角依旧属于不润湿范围,但实验采用的高能超声辅助熔炼可以补充环境能量以促进ZrO2颗粒的润湿。当ZrO2@CNTs添加量低于2wt.%时,高能超声辅助熔炼可以较好地将ZrO2@CNTs增强体分散到合金基体中,当ZrO2@CNTs添加量达到1.5wt.%时,复合材料的硬度以及极限抗拉强度达到最大值,相比基体分别提高了26.0%、21.5%。当ZrO2@CNTs添加量达到2wt.%时,复合材料组织中出现了明显的ZrO2@CNTs团聚。CNTs表面的ZrO2颗粒可以与铝基体形成半共格界面,从而加强CNTs与铝基体的界面结合强度。ZrO2@CNTs的加入对2A70复合材料力学性能的提高归因于晶粒细化强化、Orowan强化、热错配强化和载荷转移机制的协同作用。为了得到性能优异的ZrO2@CNTs/2A70复合材料,并消除铸造缺陷以及改善增强相的分散性,采用热挤压的方法制备了性能较高的复合材料。结果表明:经过热挤压后,复合材料的共晶相在剪切力的作用下破碎并分散均匀。破碎后的共晶相以及ZrO2@CNTs增强体在挤压作用下沿着挤压方向流动,呈现出线性排布的取向。其中的Al-Cu和Al-Cu-Mg相在460℃的热挤压过程中固溶到Al基体材料中,而Fe-Ni相等则在挤压剪切力的作用下破碎成颗粒状或块状。挤压态复合材料中的ZrO2@CNTs增强相在挤压作用下沿着挤压方向流动分布均匀。经过热挤压工艺处理后,材料的力学性能得到了显著提升,挤压态复合材料的硬度以及极限抗拉强度相比铸态复合材料分别提升了23.7%,20.9%。除此之外,挤压态复合材料的塑形延伸率相比铸态复合材料得到了显著的提高,提升了152.7%。对不同状态下2A70以及ZrO2@CNTs/2A70复合材料进行了干滑移摩擦磨损实验,结果表明:加入1.5wt.%的ZrO2@CNTs/2A70后,无论是铸态还是挤压态复合材料的磨损率均能得到降低。铸态复合材料在低载荷下（1.3 Mpa）主要表现为磨粒磨损的机制,随着摩擦滑移条件的恶化,磨损机制向着粘着磨损的机制转变;复合材料经过热挤压工艺处理后,其磨损率在相同磨损环境下相比铸态复合材料有着显著的降低。挤压态复合材料在实验载荷以及速度下均主要表现为稳定的磨粒磨损机制。铸态以及挤压态复合材料在不同的摩擦滑移条件下的磨损分析可以总结如下,两种工艺下复合材料的磨损率均随着正向载荷以及摩擦滑移速度的提高而提高。此外,随着载荷的增加,铸态以及挤压态复合材料的摩擦系数均呈上升趋势,且挤压态复合材料的上升趋势高于铸态复合材料。但随着摩擦滑移速度的增加,复合材料的摩擦系数出现了轻微的下降。在不同的摩擦滑移条件下,挤压态复合材料的摩擦系数跳动幅度均大幅小于铸态复合材料。