在汽车轻量化和镁合金日趋广泛的应用背景之下，针对内燃式发动机关键部件的服役要求，开展了缸套用镁基复合材料的工艺开发、微结构表征、力学和摩擦学行为的研究，并进行了镁合金单缸发动机缸体的小批量工业生产。具体的研究过程包括：以Mg-A1系压铸耐热镁合金和Mg-RE系耐热镁合金为基体合金，采用氧化铝短纤维为增强相，通过挤压铸造工艺制备出短纤维增强镁基复合材料。对镁基复合材料的微结构表征和时效析出相进行鉴定，探讨镁基复合材料的强化机制。研究不同预制件中粘结剂材质对复合材料微观组织和性能的影响。研究镁基复合材料在干滑动摩擦磨损和润滑条件下的摩擦学行为，讨论材料内在特性和不同工况条件对镁基复合材料磨损性能和磨损机理的影响。研究结果表明：　　 通过优化挤压铸造工艺，获得的镁基复合材料从宏观组织中未发现预制件变形、开裂和成分偏析等缺陷，微观组织上没有发现纤维断裂和剧烈的界面反应现象。复合材料的屈服强度相对基体合金有大幅提高，抗拉强度也有所提高。但复合材料的延伸率下降明显，这也是导致抗拉强度的增幅低于屈服强度增幅的原因。镁基复合材料的蠕变性能明显高于基体合金，所制备的复合材料具有良好的高温稳定性。　　 短纤维增强镁基复合材料的主要断裂方式包括界面失效和纤维断裂两种。在原位拉伸扫描电镜观察中发现：裂纹起源于纤维与基体的界面，进一步的裂纹扩展主要取决于界面强度，弱界面强度主要为界面失效，强界面强度包括界面失效和纤维断裂。氧化铝粘结剂复合材料具有比氧化硅粘结剂复合材料更高的界面强度，因此其纤维与基体的界面承载能力更强，更多的纤维在拉伸过程中发生了断裂。　　 AE44/Saffil复合材料的稀土合金化元素，例如Ce和La，主要呈颗粒状和层片状分别分布于界面附近和纤维之间的区域，经元素分析和选区电子衍射分析分别为A12RE和AlnRE3相。含氧化硅粘结剂复合材料中的界面反应产物经鉴定为MgO，为纤维表面的氧化硅粘结剂与镁熔体的反应产物。含氧化铝粘结剂复合材料中的界面反应几乎可以忽略不计。　　 NZ30K/Saffil-1复合材料在175℃，200℃，和225℃的时效温度下，达到峰时效的时间均比基体合金在相同温度下要提前，峰时效的硬度增量与基体合金的峰时效硬度增量相当。T4热处理（540℃固溶+水淬）对NZ30K/Saffil-1复合材料的强度和延伸率都没有很大的改变，说明没有发生明显的界面反应现象。而T6热处理（540℃固溶+水淬+200℃×2h油浴处理）对复合材料的屈服强度有明显提升(129.88MPa到182.42MPa)，抗拉强度也高于基体合金(212.77MPa到257.50MPa)。经TEM和HRTEM观察，发现峰时效的析出相为β”相，均匀地分布在基体之中，没有沿纤维附近偏聚。过时效处理（540℃固溶+水淬+200℃×8h油浴处理）的增强相仍为β”相。　　 纤维增强镁基复合材料的干滑动摩擦磨损量始终都低于其基体合金，且含垂直分布纤维复合材料的磨损量一直都低于含平行纤维的复合材料，含氧化硅粘结剂复合材料的磨损速率始终要高于含氧化铝粘结剂复合材料。随着干滑动距离的增加，AE44基体合金及其复合材料的体积磨损量相应增大，与之相对应钢球的磨损量也同时增加。载荷的增加使得基体合金及其复合材料的干滑动磨损速率都有所增加，同时对应的钢球的磨损速率相应增加，钢球表面的犁沟也加深。随着干滑动速度的增加，AE44基体合金及其复合材料的磨损速率先降低后升高。基体合金存在临界速度可能是因为由加工硬化到高温软化的过渡。复合材料在低速滑动摩擦范围内(5~10cm/s)的磨损速率随着滑动速率增加而下降，主要原因可能是断裂的纤维成为磨粒减小了摩擦系数。当滑动速度达到15cm/s左右时，滑动接触表面所积累的热量不能及时扩散出去，造成磨痕附近的温度急剧上升，导致复合材料磨损速率的增加。当滑动速度达到20cm/s时，各复合材料的磨损速率趋于一致。环境温度在100℃条件下，AE44/Saffil-1复合材料的磨痕中的犁沟宽度比室温条件下更宽，犁沟边部有唇边现象，磨损机制为剥层磨损。当温度升高到200℃时，在磨痕表面发现了明显的唇边现象，犁沟宽度也进一步增大，说明发生了剧烈的剥层磨损现象。伴有剧烈塑性变形现象，说明还伴有粘着磨损和高温软化磨损机制。采用聚焦离子束截取磨痕截面的方法验证了AE44/Saffil-1复合材料的干滑动摩擦磨损机制：轻微磨损包括氧化磨损和两种磨粒磨损机制，剧烈磨损包括磨粒磨损、剥层磨损、高温软化和粘着磨损。　　 润滑条件下，AE44/Saffil-1复合材料在垂直方向的超微磨损机制演变过程为：磨损初期为表层纤维的磨粒磨损和纤维边缘的破碎，逐步扩展为纤维高度的降低和断裂，以及断裂纤维与基体的剥离，最后发展为基体的剧烈磨粒磨损。AE44/Saffil-1复合材料在平行方向的超微磨损机制演变过程为：磨损初期表层的纤维磨粒磨损和界面失效，纤维的破碎、剥落和基体的剧烈磨粒磨损。　　 优化后低速压铸工艺制备AE44/Saffil复合材料单缸发动机缸的关键参数为：冲头压射速度（预制件浸渍时对应的冲头浸渍速度）低于2.Sm/s，冲头压力约90MPa，浇注温度高于730℃，预制件预热温度高于450℃，系统延时（预制件从加热炉中取出到压射充型的时间）低于15s，料柄厚度（保证浸渍的时间和压力）大于50mm。采用以上工艺参数获得了合格的镁基复合材料增强的单缸缸体压铸产品。