颗粒增强金属基复合材料具有重量轻、比强度与比刚度高、剪切强度大等优点，因而被广泛应用于航空航天领域和汽车配件、体育用品等行业，其制造方法一般分为外加法与内生法。但外加法存在着诸如颗粒偏聚、润湿性差、界面强度结合低等缺点，而内生法由于增强颗粒是在基体内部原位反应生成，因此能克服外加法的缺点，但同时内生法所制备的金属基复合材料的成本太高、原位反应不易控制等缺点制约了复合材料的扩大应用，因此发展性能优异复合材料的出路在于寻找降低成本以及控制原位反应的措施。 采用廉价氧化物与Al的置换反应来制备Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料的方法是目前的研究热点。但大部分的研究集中在单一氧化物与Al的置换反应生成增强颗粒Al₂O₃的方法上，研究表明，只有CuO／Al反应体系在Al熔点以上不高的温度范围能稳定生成颗粒，但同时CuO／Al反应过于剧烈，属于燃爆反应，不易控制。Al与其它单质氧化物反应虽然满足吉布斯自由能条件，但反应很慢，即在动力学上满足不了反应条件。因此，本研究采用多种氧化物CuO、TiO₂、SiO₂、同时与Al发生原位反应弥补了单质氧化物与Al反应的不足，发挥了各自氧化物的优点，控制了剧烈的铝热反应，扩充了原位反应的热力学体系。 本文研究了四种原位反应体系：CuO／Al、CuO+SiO₂／Al、CuO+TiO₂／Al、CuO+SiO+₂+TiO₂／Al，并对由这四种原位反应体系所制备的铝基复合材料的微观组织、布氏硬度、耐磨性能以及拉伸力学性能作了分析与检测，讨论了不同氧化物配比以及不同氧化物的混合对复合材料性能的影响，研究了氧化物与Al发生置换反应的热力学与动力学机理。 实验结果表明采用多种氧化物原位反应法合理调配了不同反应的绝热温度，控制了CuO与Al剧烈的铝热反应，同时促进了其它单质氧化物与Al反应，使其能自我维持进行下去。多种氧化物所制备的铝基复合材料比单一氧化物制备的复合材料的组织细小，减少了CuAl₂相的含量，使其无法形成致密的网状相，增强相陶瓷颗粒均匀分布于铝基体内部，强化了铝基体。 在相同的实验工艺条件下，CuO粉末与其它氧化物粉末的质量比为3：1时，原位反应比2：1时彻底，持续时间较长，所制备铝基复合材料微观组织均匀细小。在四种原位反应体系中，CuO+SiO₂+TiO₂／Al原位反应过程中被置换出来的金属元素Ti细化了基体组织，并起到了固溶强化的作用，所制备的复合材料的微观组织与机械性能明显优于CuO+SiO₂／Al与CuO+TiO₂／Al原位反应体系所制备的复合材料。在本实验条件下，CuO+TiO₂／Al原位反应体系所制备的复合武汉科技大学硕士论文材料中第二相增强粒子A13Ti尺寸较大且分布不均匀，不利于复合材料性能的提简。 氧化物与Al的原位反应是一个反应原子的扩散过程，反应在氧化物与Al的界面上进行并形成完整的反应膜，然后合成反应通过反应原子的双向扩散在界面上进行。