高硅铝基复合材料由于其低热膨胀系数、轻质、高导热性、高强度和良好的耐磨性等优点,在航空航天、电子和汽车工业等领域都有巨大的应用前景,同时也是极具潜力的电子封装候选材料。但是,高硅铝基复合材料制备方面存在的难题限制了其广泛应用。铸态过共晶Al-Si合金基体中含有大而脆的初晶硅,大而脆的硅晶体导致Al-Si合金中应力集中,会使裂纹产生过早甚至断裂,从而降低合金的性能。因此,必须通过改进材料的制备方法,将大而脆的硅颗粒细化来进一步改善高硅铝基复合材料的机械性能。而高能球磨法的优点就是细化微观结构,使合金的化学成分均匀。本文结合了高能球磨法和粉末冶金法来制备高硅铝基复合材料。利用行星式球磨机制备出不同球磨时间、不同组分的Al-Si粉末前驱体,经过冷压和低温烧结后制备出了Al-40wt.%Si复合材料和Al-50wt.%Si复合材料。探索了不同组分的高硅铝基复合材料的球磨机理,分析了球磨过程中粉末的微观组织、结构的演变和界面结构,对块体复合材料的断面形貌和性能也进行了深入的分析研究。研究发现:在球磨的早期阶段,断裂机制占主导地位,Al和Si颗粒在高能球磨下变形、断裂,混合粉末颗粒的平均尺寸显著减小;第二阶段以冷焊为主要影响因素,由于混合粉末发生团聚现象,此时混合粉末的颗粒尺寸反而会有所增加;在第三阶段,达到破碎和团聚的平衡,混合粉末的颗粒被细化为纳米级,最终混合粉末的平均粒径不再发生显著变化。随着球磨时间从2小时延长至50小时,Al和Si的晶粒尺寸逐渐细化至纳米级,而微观应力逐渐变大。Al-Si粉末经过长时间的球磨后,硅颗粒均匀地分布在铝基体中,并且在原子尺度形成了结合紧密的Al-Si界面。随着球磨时间的延长和烧结温度的升高,烧结样品中的元素分布变得更加均匀,烧结后的样品也变得更加致密紧实。与此对应,Al-Si复合材料的硬度也随着球磨时间的延长和烧结温度的升高而逐渐增大。