镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽和阻尼性能优异、机械加工及回收容易等优点,并且镁资源非常丰富,因此镁合金被誉为21世纪的“绿色工程材料”。但是镁合金存在弹性模量低、强度低、耐磨及耐高温性能差等缺点,限制了其应用领域和范围;同时,镁及镁合金在凝固温度以下至室温之间没有相变发生,且合金元素的固溶度低,即使采用时效强化,其效果也甚微。采用在镁合金中引入其它增强相的复合强化技术是改善镁合金性能的有效途径之一。反应自生增强相具有热力学稳定性高,界面洁净以及与基体界面结合良好等优点,越来越受到人们的重视。然而,采用反应自生复合强化技术制备镁基复合材料存在有效反应体系缺乏的不足;此外,反应自生增强相形成和长大受增强相自身性质、基体成分以及合成条件等因素的综合影响,增强相可能具有尺寸粗大、形态及分布不均匀等缺点,这些因素抑制了复合效应。为了开发新型反应自生增强镁基复合材料以及对反应自生增强相的尺寸和形态进行调控,根据材料热力学和动力学基本原理,本文研究了固相陶瓷与二元合金熔体之间的粘着功和润湿性,研究了形成增强相的有效反应体系以及多元体系中合金元素对反应自生增强相形成的影响规律,进而设计了反应自生颗粒增强镁基复合材料体系;并进一步分析了镁基材料在复合过程中相演变规律,在此基础上对反应自生增强相的尺寸、形态和分布进行了控制。通过将合金元素对反应自生增强相形成影响的理论预测与复合工艺相结合,提出一种控制形核长大型增强相尺寸的方法。同时,本文还研究了通过挤压加工对复合材料微结构进行优化。本文的主要研究结果如下:本文建立了固相陶瓷与合金熔体之间固液粘着功的计算模型,利用此模型可计算固相陶瓷与二元合金熔体之间粘着功随合金成分变化的关系。该模型克服了常规粘着功研究中过多依赖大量昂贵实验测量的缺点,为根据单组元的物理特性参数从理论上预测体系固液粘着功提供了一种有效途径。采用该模型计算了9种固相陶瓷与二元合金熔体的固液粘着功,与已有文献数值符合较好,在一定程度上验证了该模型的有效性。本文把该模型与合金熔体表面张力的理论计算相结合,预测了常用陶瓷增强相与Mg-X（X为合金元素）合金熔体之间的润湿性。研究结果表明:Si₃N₄陶瓷相与Mg合金熔体之间的润湿性较好,AlN陶瓷相与纯Mg熔体之间的润湿性差,但可通过添加合金元素（如Al）显著提高AlN陶瓷相与Mg合金熔体之间的润湿性。综合考虑反应添加物以及常用增强相与金属合金熔体之间的润湿性,以及有效反应体系和工程常用镁合金的特性,本文设计了采用Si₃N₄颗粒作为反应添加物、采用AZ91作为基体合金,反应自生AlN和Mg₂Si颗粒增强镁基复合材料体系。通过实验研究优化和确定了反应自生增强相的合成条件,并研究了反应添加物加入方式、表面预处理、搅拌桨叶片形状、搅拌方式以及熔化条件等因素对镁基复合材料的制备及其微结构的影响,制定了可控制Mg₂Si增强相颗粒尺寸的复合工艺。研究结果表明:采用制定的复合工艺,成功制备了增强相颗粒均匀分布的镁基复合材料。通过分析复合材料合成过程中相演变规律和反应自生增强相的形成机制,研究了控制增强相颗粒尺寸和形状的方法。研究结果表明:通过降低原料Si₃N₄颗粒的尺寸可有效降低反应自生AlN增强相颗粒的尺寸;通过添加合金元素控制Mg₂Si增强相在熔体中的形核和长大,可以控制Mg₂Si增强相颗粒的尺寸;通过改变复合材料的凝固冷却速率,可使Mg₂Si增强相颗粒的多边形边角发生钝化。基于增强相的形成机制,考虑添加合金元素对反应自生增强相形核和长大的影响,并结合复合工艺,提出一种控制形核长大型增强相尺寸的方法。采用此方法研究了常用合金元素对Mg₂Si增强相形成的影响。理论预测结果表明:合金元素Ti、V、Mo、Cr、Fe和Mn的添加能阻止Mg₂Si颗粒的形核同时促进其生长,其影响程度依次降低;合金元素Ge、Sn、Cu和Zn的添加能促进Mg₂Si颗粒的形核同时阻碍其生长,其影响作用依次减弱。实验研究了添加合金元素Ti对Mg₂Si颗粒形成的影响,结果表明:合金元素Ti的添加可以阻止Mg₂Si颗粒在浇铸凝固之前形核,减少了粗大Mg₂Si颗粒的尺寸和数量;同时Ti的添加稍微增大了浇铸凝固过程中形成的Mg₂Si颗粒尺寸。基于高温压缩实验,构建了（AlN+Mg₂Si）/Mg复合材料的加工图和激活能图,研究了复合材料的高温形变行为。研究获得复合材料的动态再结晶区域以及加工失稳区,据此制定了挤压加工工艺参数。通过挤压加工降低了复合材料气孔等铸造缺陷,并使增强相颗粒分布更均匀,优化了复合材料的微结构。本文进一步研究了增强相调控、微结构优化等对复合材料室温和高温压缩性能,高温蠕变性能以及阻尼性能的影响规律。研究结果表明:挤压加工优化复合材料的微结构提高了材料的室温和高温压缩性能;增强相AlN和Mg₂Si颗粒的引入提高了材料的抗高温蠕变性能;室温下低应变振幅范围内,具有大尺寸Mg₂Si增强相的（AlN+Mg₂Si）/Mg复合材料表现出更高的阻尼性能,随着应变振幅和振动频率的提高,具有小尺寸Mg₂Si增强相的复合材料表现出更优异的阻尼性能。