镁基复合材料具有较高的比强度和比刚度,较好的导热导电性、优良的阻尼性能、低膨胀和易加工成型等特殊属性,经过几十年的发展使其在电子器材、汽车制造、海陆运输、武器装备以及航天航空等领域具有十分优秀的开发应用前景。颗粒增强镁基复合材料的力学性能会受到诸多因素的影响,如材料成分、工艺技术、增强相形状、增强相偏聚程度、各组分体积分数、增强相与基体间界面的结合情况及热加工工艺等。本文以增强相为碳化硅颗粒的镁基复合材料(SiCp/AZ91D)为实验研究对象,介绍了基体与增强相之间由于热膨胀系数的差异引起的热残余应力,利用有限元软件建立了随机颗粒模型,分析了复合材料降温过程中颗粒形状、颗粒尺寸和颗粒体积分数对基体热残余应力的影响,对比分析各因素对热残余应力的影响程度。采用纳米压痕技术研究了SiCp/AZ91D镁基复合材料基本的力学性能,并测量了相同应变率下弹性模量、硬度和载荷与压入深度的关系曲线,相同压入深度下应变率与各参数的关系曲线。此外,采用霍普金森压杆测量了复合材料的流动应力特性。对碳化硅颗粒增强复合材料强度做出了解释,分析了准静态和高速载荷条件下应变率敏感性不同的机理。计算了不同应变速率下的塑性变形过程中的绝热温升,分别用修正和未修正的Johnson-Cook模型来描述流动应力曲线,对比实验结果,得出塑性变形过程中的绝热温升及其对本构方程的影响。结果表明:不同形状颗粒对基体等效应力影响较大,颗粒角度越小,基体上等效应力越大,颗粒形状越接近球形,基体上等效应力越小;同一基体下不同颗粒尺寸的基体上等效应力随颗粒尺寸的增大而增大,且应力影响区域也逐渐增大;单胞模型相同尺寸下基体上的热残余应力随体积分数的增大而增大,相同体积分数下随颗粒尺寸的增大而增大。对纳米压痕实验,由于压痕尺寸效应,弹性模量和硬度在初始阶段有较大的波动,随着压入深度的增加压头下方位错密度和运动速度的稳定,其值也趋于稳定;材料变形是弹性变形和塑形变形的结果,载荷随位移的增加而增加,呈非线性关系;不同应变率下,载荷与位移呈非线性关系,载荷对应变率较为敏感;接触刚度与位移呈线性关系,接触刚度对应变率不敏感;弹性模量和硬度均表现出了对应变率的敏感性,均随应变率的增大而增大且变化趋势一致。对动态冲击实验,颗粒的加入可大大提高材料的强度,相比较镁基合金,屈服强度大约提高了66MPa左右。有三种主要的增强机制,准静态加载条件下材料的应力强化不明显,但在动态加载条件下较为明显且随应变率的增加而增加;应变率敏感性可由塑性变形时的热激活位错和位错拖拽机制解释,应变率敏感系数在准静态和高速加载条件下差别较大;忽略温度项的J-C本构模型不能很好的反应材料的动态力学行为,修正后的模型与实验的流动曲线有较好的吻合度,动态加载过程中材料的塑性变形较小,其产生的绝热温升较小,但绝热温升对模型的准确性有很大的影响,在计算本构关系是不可忽略。