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原位自生Ti B2颗粒增强铝基复合材料,由于其优异的性能在航空、航天等领域得到了广泛的应用和关注,如高强度、高模量和高硬度等等。上海交大特种材料研究中心自“十五”和“十一五”期间一直开展原位自生颗粒增强铝基复合材料的研究工作,取得了创新性的成果,成功制备得到了微纳米级的Ti B2增强颗粒。众所周知,材料的微观组织是影响其力学性能的决定性因素,然而国内外对于Ti B2颗粒增强铝基复合材料变形机制以及复合材料变形过程中的微观组织结构演变情况的研究还不太深入。因此,本论文对分别冷轧至60%,75%,90%和95%的四种5%Ti B2颗粒增强纯铝基复合材料进行了详细的微观组织表征和力学性能测试,以探索出复合材料的微观组织演变情况和变形机制,为在工程领域提高材料的强度提供理论指导。采用扫描电镜、EBSD和中子衍射等技术对四个不同变形量的Ti B2/Al复合材料进行了微观结构表征。结果表明:1.Ti B2/Al复合材料中微纳Ti B2颗粒分布呈现高密度富集在晶界和低密度弥散均匀分布在晶内两种形态。富集在晶界的Ti B2颗粒会促进大角度晶界的形成,而弥散均匀分布微纳Ti B2颗粒会阻碍位错和晶界的移动,使复合材料中晶界的形成相比于铝合金更困难。2.微纳Ti B2颗粒富集区应力分布集中,在变形过程中会促进再结晶的形核,然而弥散分布的微纳Ti B2颗粒会阻碍位错和晶界的运动,限制了再结晶晶粒的长大,从而形成小的再结晶晶粒。3.变形后的Ti B2/Al复合材料中的晶粒尺寸相差极大,其中直径<2μm的晶粒占晶粒总数的90%以上,却仅占面积的22%以下,集中分布在Ti B2颗粒富集区周围,这部分晶粒由变形小晶粒和再结晶小晶粒共同构成;而直径>2μm的晶粒占总数的10%以下,却占据有78%以上的面积。4.Ti B2/Al复合材料中的织构体积分数和织构锐度均低于铝合金,说明微纳Ti B2颗粒对位错的滑移和晶粒的转动有阻碍作用,使复合材料的织构弱化。5.在冷轧变形过程中,弥散分布的微纳Ti B2颗粒会随着周围的铝基体转动而一起转动。通过室温单相拉伸试验对四个不同冷轧变形量的Ti B2/Al复合材料进行了室温力学性能测试,结果表明,冷轧变形量越大的复合材料对应的强度越高,塑性越低。本文也对复合材料的力学性能增强机制进行了分析和半定量表征,主要增强机制有:细晶强化,加工硬化和奥罗万(Orowan)强化。通过对Ti B2/Al复合材料的微观组织结构以及变形机制的分析,为进一步提升材料的性能提供了理论基础。