活塞是发动机的重要零部件,长期在高温高载荷下工作,主要采用Al-Si系活塞合金制造,随着高功率密度柴油发动机的发展,现有常规Al-Si系活塞合金难以满足其苛刻工况条件的使用要求。陶瓷颗粒增强铝基复合材料是最具前景的下一代活塞候选材料之一,TiC颗粒作为颗粒增强体具有诸多优异性能,但是TiC在Al-Si合金中的稳定性一直制约其发展。因此探明TiC在Al-Si熔体中的分解过程和机理成为解决其稳定性的首要问题。本文从实验和第一性原理计算两方面对TiC的分解过程和机理进行研究,为了更容易观察整个分解过程,采用外加方法制备了高TiC含量的颗粒增强铝基复合材料,使用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对材料进行组织和晶体结构分析。然后基于密度泛函理论,通过实验和理论计算综合确定了 TiCx的晶格常数,计算了 TiCx中C位置点缺陷的形成能,并分析了 TiCx中Ti原子扩散的能垒及Si原子对Ti原子扩散能垒的影响,将分解产物之一的TiAlSi相同Al3Ti对比,分析了 TiAlSi相的形成原因和Si元素对其生长形态的影响。获得了 TiCx在Al-Si熔体中分解的模型,并找到了一种在Al-Si熔体中稳定TiCx的方法,本文的主要结论如下:TiCx在纯Al熔体中稳定存在,然而Si元素急剧降低其稳定性并最终分解为TiAlSi相和Al4C3。TiCx颗粒先是被TiAlSi相包裹形成层壳结构,随着液态保温时间延长,TiAlSi相最终长大为长条状。TiC的晶格常数的实验测量值和B-M方程拟合值基本一致,确定为4.33A,TiC中C空位型点缺陷形成能低,容易形成。Si原子进入点缺陷的形成能小于Al原子,说明Si原子比Al原子更容易进入到TiCx的晶格中,对TiCx的性质产生影响。探明了TiC在Al-Si熔体中的分解机理:基于电荷密度差和Bader电荷分析,得出Si原子与Ti原子的成键能力弱于C原子,降低TiCx的稳定性,会使得TiCx中Ti原子扩散能垒降低,加快Ti原子沿空位组成的通道的扩散迁移,导致了 TiCx的分解。TiAlSi相是由Al3Ti中Al原子位置被Si原子占据形成,XRD衍射结果和理论模拟均得到:相比Al3Ti,Ti（Al1-xSix）3相衍射峰向高角度偏移。Si元素会降低Al3Ti（110）晶面能量,Ti（Al1-xSix）3相有利于长成长条状。根据形成能计算得出,B、N和O均能够大量进入TiCx晶格占据C位置,堵塞Ti原子扩散通道,起到保护TiCx的作用。成功制备出Al-12Si-3TiC-0.9B复合材料,验证了 B对TiCx颗粒的保护作用。