颗粒增强Al基复合材料由于具有高比强度、比模量以及良好的抗氧化性能被广泛应用于航天航空以及汽车领域。如何获得高体积分数增强颗粒同时保证其良好分散性是提高复合材料性能的关键问题之一。对于TiAl3颗粒增强Al基复合材料,TiAl3颗粒的生成主要通过外加Ti粉与Al反应,其中初始Ti粉添加方式和添加量决定了TiAl3颗粒的体积分数和分散性,而传统制备工艺中提高颗粒含量和弥散分布之间存在的矛盾往往导致复合材料性能在增强颗粒体积分数较高时出现下降。本论文利用复合累积叠轧工艺,在相对较低Ti粉添加量下制备了高体积分数、高强度TiAl3颗粒增强Al基复合材料。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、硬度测试、室温拉伸测试等方法对所制备复合材料的显微结构和力学性能进行了表征,并在此基础上探究了复合材料的多种强化机制,且与其他颗粒增强Al基复合材料进行了对比。通过室温累积叠轧46道次将纳米Ti粉分散在Al基体中,然后在600℃对样品进行高温累积叠轧,叠轧次数为4道次,可以使Ti-Al反应成功制备TiAl3/Al复合材料,其TiAl3颗粒细小,平均尺寸在1μm以下,弥散均匀地分布在超细晶Al基体之中,Al基体晶粒大小在500 nm左右。通过调节初始Ti粉的添加量,可以实现TiAl3体积分数在7%～24%之间可调。最终制备的复合材料硬度最高可达122 Hv,是纯铝的4.4倍,强度可达338 MPa,是纯铝的4.9倍。为了进一步提高TiAl3颗粒的体积分数,在700℃对高温累积叠轧样品进行累积叠挤轧,利用Al基体的选择性挤出提高TiAl3颗粒的体积分数。研究发现通过控制累积叠挤轧道次可以大幅调节最终TiAl3颗粒的体积分数,经累积叠挤轧12道次后,复合材料中TiAl3体积分数最大可达49%,TiAl3颗粒有所长大（～3μm）,而Al基体晶粒没有明显长大,复合材料硬度达到180 Hv,为纯铝的6.4倍,强度增加到455 MPa,为纯铝的6.6倍。分析复合材料强化机制发现,复合材料的高强度一方面来自基体的细晶强化以及基体和颗粒热膨胀系数差异引起的位错强化,另一方面,在增强颗粒体积分数较高时,几何必须位错强化和载荷传递逐渐成为主要强化手段。通过与其他颗粒增强Al基复合材料进行对比,本实验制备的TiAl3/Al复合材料即使在增强体体积分数较高时,依然能够保持良好的强度和塑性。本论文研究为制备高体积分数、高强度TiAl3/Al复合材料提供了新的途径。