本文针对SiCP/Al复合材料研究中的关键和热点问题，对SiCP/Al复合材料的热加工性能、热加工工艺、基于颗粒尺寸效应的微观结构强化模型和基于微观结构的断裂损伤行为四个方面，进行了深入、细致的研究。主要研究工作如下：　　 ⑴以粉末冶金法制备的20vol.％SiCP/2024Al复合材料的热压缩数据为基础，研究了该材料的本构流变行为和热加工性能。建立了改进的Arrhenius方程，回归出该材料的流变应力与应变、应变速率和温度之间的函数关系。根据DMM模型和改进的DMM模型分别构建了该材料的功率耗散系数图，根据Ziegler失稳准则和Gegel稳态准则分别构建了该材料的失稳图。研究发现，细小的SiCP和细小的2024Al粉末导致的大量晶界的存在，使2024Al基体的动态再结晶区域向低温和高应变速率区域移动，并且使得功率耗散系数的峰值减小。研究表明，该材料存在较大的失稳区，失稳的形式以材料流变失稳和在SiCP与基体界面以及SiCP团聚处产生空洞为主。对比发现，对于该材料来说，Gegel稳态准则比Ziegler失稳准则对失稳区域更加敏感。　　 ⑵以20vol.％SiCP/2024Al复合材料为研究对象，通过对DEFORM3D软件的二次开发，将改进的Arrhenius方程和材料损伤演化模型嵌入到有限元分析程序中，对热挤压过程中的温度场、挤压力及材料损伤情况进行分析。通过对温度场分析发现，材料的热挤压工艺参数应设计为坯料预热温度为450℃左右，挤压速度控制在5 mm/s左右，此时模具出口处坯料处于该材料最佳热加工变形温度范围内(445-475℃)。平模挤压和锥模挤压可以在挤压棒材中产生较大的压应力，对于改善SiCP/Al复合材料中的颗粒分布和微观组织、提高力学性能有重要作用。采用流线型模具可以降低挤压过程中棒材的临界断裂值C，从而降低该材料热挤压过程中表面开裂倾向。　　 ⑶研究了17vol.％SiCP/2024Al复合材料板材异形件在400℃等温热变形过程中的损伤和失效情况。模拟和实验结果均表明，通过一次热变形进行异形件成形时，在凹面的底面坡度过渡区和侧面的交界处会产生明显的破裂。根据模拟结果并通过实验验证，制定该板材异形件的成形工艺为：在400℃进行等温热变形，分三次成形，凸模的压下量为分别为10.0mm、10.0mm和3.5 mm。　　 ⑷将位错击出模型、Taylor非局部应变梯度塑性理论模型和Cohesive单元模型嵌入到轴对称有限元单胞模型中，构建了一个强化的有限元模型来描述SiCP/Al复合材料中的颗粒尺寸强化效应和界面损伤情况。在环绕颗粒周围的复合材料基体中定义了位错击出区域，来考虑由于热膨胀系数错配产生的几何必须位错的强化作用。Taylor非局部应变梯度塑性理论被用来考虑由于增强相颗粒和基体间的几何错配产生的几何必须位错的强化作用。Cohesive单元模型被用来考虑界面脱粘对力学性能的影响。该强化的有限元模型预测的拉伸真应力-真应变曲线在整个应变范围内与Lloyd的实验数据完全吻合。与其它模型的计算结果对比后发现，该强化的有限元模型整合了经典塑性理论模型、位错击出模型、Taylor非局部应变梯度塑性理论模型和界面脱粘模型的优点，能够用来解释和预测SiCP/Al复合材料中的颗粒尺寸强化效应。　　 ⑸通过建立合理的材料失效准则和微观结构模型，将SiCP/Al复合材料中的三种主要失效方式(基体延性损伤断裂、界面脱粘和SiCP断裂)嵌入到基于微观结构力学的FEM模型中，模拟拉伸载荷作用下SiCP/Al复合材料内部裂纹萌生及扩展行为的竞争机制。借助嵌入式多颗粒单胞模型分析了颗粒分布对SiCP/Al复合材料断裂损伤及力学性能的影响。模拟结果表明，损伤首先发生在易产生应变集中的颗粒聚集区的基体和颗粒界面处沿变形轴向的位置，随后向基体中扩展最后聚集形成损伤带，从而导致材料失效。颗粒的均匀分布模型中，孔洞在基体中呈现较明显的网状分布，使得裂纹扩展的随机路径增加；而在颗粒团聚模型中，颗粒聚集区域内的孔洞聚集长大并会优先捕捉裂纹尖端，使裂纹向着颗粒团聚的方向扩展。