颗粒增强铝基复合材料因为结合了颗粒增强相高模量、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性能好等优点,使其具有较好的综合力学性能。而以TiB2颗粒为增强相并结合Al-Cu基体合金,采用原位自生法制备的TiB2颗粒增强铝基复合材料是最典型的颗粒增强铝基复合材料。因为其制备方法简便,不仅不需要大规模改变现有的设备,而且还实现了复合材料中TiB2增强相颗粒的尺寸达到纳米级别,使其复合材料具有优异的力学性能,广泛运用在航空航天、汽车工业等领域。然而Al-Cu合金由于其较宽的凝固温度区间,在凝固过程中及容易产生热裂缺陷,从而影响TiB2颗粒增强铝基复合材料产品的成品率和性能。因此,研究一种经济、简单、有效的方法去改善TiB2颗粒增强铝基复合材料的热裂倾向性具有重要的实际价值。本文采用Al-Cu合金中最具代表的高强度铝铜合金—ZL205A作为复合材料的基体材料,然后通过原位自生熔体技术制备出含有5%质量分数TiB2颗粒为增强相的5TiB2/ZL205A复合材料。通过添加稀土元素Ce对5TiB2/ZL205A复合材料的热裂倾向性进行改善研究。通过XRD相分析、EDS能谱扫描元素分析及TEM衍射斑点晶体结构分析得出复合材料中有τ1-Al8Cu4Ce新相产生。研究发现,随着Ce含量的不断增加,5TiB2/ZL205A复合材料的晶粒度、凝固温度区间、热裂倾向性值三者都呈现出下降趋势,综合分析得出了Ce对晶粒尺寸、凝固温度区间及热裂倾向性改善的机理。另外,通过对复合材料组织、热裂纹、热裂断口的分析,得出Ce的添加使复合材料中TiB2颗粒团聚体逐渐分散,使伴生相Al3Ti逐渐细化,从而让组织变得更加均匀。并且随着复合材料中Ce含量的增加,凝固末期的晶界搭桥逐渐增加,从而阻止了热裂纹的萌生和扩展,最终达到改善复合材料热裂倾向性的目的。由于Ce的添加使复合材料凝固过程中可以生成τ1-Al8Cu4Ce耐热稳定相,因此进一步研究稀土Ce对5TiB2/ZL205A复合材料的室温及高温力学性能影响是很有必要的。研究结果发现,向5TiB2/ZL205A复合材料中添加1%Ce,复合材料具有最佳的室温及高温拉伸性能,在室温环境下,复合材料的抗拉强度可以达到243MPa,延伸率可以达到13%,而在300℃温度下,抗拉强度可以达到215 MPa,延伸率可以达到11.8%,这说明含Ce的复合材料具有优异的高温力学性能。通过对复合材料的组织、断口、θ’析出相、τ1析出相分析,得出Ce对5TiB2/ZL205A复合材料室温及高温拉伸性能具有显著的改善作用。为了进一步提升1Ce-5TiB2/ZL205A复合材料的室温及高温力学性能,采用热轧工艺改善1Ce-5TiB2/ZL205A复合材料的室温及高温力学性能。研究发现,在400℃热轧下,进行40%压下变形量处理后,复合材料中的块状相被轧碎,TiB2颗粒与铝基体结合更加牢固,组织变得更加均匀。在40%压下率轧制后,T6态1Ce-5TiB2/ZL205A复合材料无论在室温还是高温环境下均具有优异的力学性能。在室温下,复合材料的抗拉强度可以达到323 MPa,延伸率可以达到12%;而在300℃温度下,复合材料的抗拉强度可以达到310 MPa,延伸率可以达到11%。可以发现,在室温和高温环境下,1Ce-5TiB2/ZL205A复合材料的力学性能变化很小,说明复合材料具有良好的耐热性能。研究结果表明,向5TiB2/ZL205A复合材料中添加1%Ce,并结合适当的热轧工艺,可以很好的改善5TiB2/ZL205A复合材料的室温及高温力学性能。