碳纳米管(CNTs)由于其高强度、高模量、优异的力学性能以及极小的尺寸,被认为是复合材料的理想增强相。在CNTs增强铝基复合材料中,CNTs与铝的界面是决定材料性能的关键。探索CNTs与铝的界面结构、界面结合和反应机制,对发展高性能铝基复合材料,具有重要的理论意义和实际应用价值。本论文首先采用原位(In-situ) CVD法在铝基体上制备了不同类型的CNTs,并用真空蒸镀法和粉末冶金法分别制备了CNTs/Al薄膜和块体CNTs/Al复合材料,获得了两种类型的CNTs/Al界面。考察了不同类型CNTs(直管状和鱼骨状)与铝基体的界面结构和界面结合模式,研究了退火温度对界面结构的影响;初步分析了热处理不同冷却速度下复合材料的残余应力;讨论了界面反应的热力学,动力学以及界面层的形成机理。研究结果表明,CNTs/Al薄膜和块体CNTs/Al复合材料的界面结构不同,薄膜界面中的铝呈非晶态,界面结合以机械结合为主,并且热处理对界面结构和结合方式没有太大的影响;而块体材料在热处理之后,界面结合由机械结合向混合结合模式过渡。鱼骨状CNTs无论从结构稳定性,还是物理、化学稳定性上都比管状CNTs差,热处理后管壁结构破坏较大,界面反应比较严重。退火热处理对薄膜材料的界面没有明显的影响,只是在高温退火后,管壁缺陷处出现少量Al4C3;退火后冷却速度越慢,块体材料的残余应力越小,但水冷处理后材料的位错密度大,残余应力仍较高。虽然从理论上,铝与碳在室温下就可以自发反应,但是由于CNTs独特的结构和良好的化学稳定性,在500℃热处理温度下,界面反应比较微弱,只是在CNTs管壁外通过碳原子的扩散形成了一层3nm左右的Al4C3过渡层。