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碳纳米管增强铝基（CNT/Al）复合材料具有高强度、高刚度、低密度等优点,在航空航天、交通运输等领域应用前景广阔。在过去的二十年里,虽然报道了许多关于CNT/Al复合材料的研究,但在CNT/Al复合材料制备、加工以及力学行为等方面仍存在一些需要深入研究的问题。高能球磨（HEBM）工艺虽能够高效分散CNT,但CNT在HEBM中的损伤和分散问题仍缺乏深入理解和统一认识。由CNT加入引起的室温韧性低以及高温变形困难等问题,是制约CNT/Al复合材料广泛工程应用的瓶颈,但至今仍缺乏有效的改善手段。此外,关于CNT/Al复合材料的力学行为研究大多关注静态力学性能,对动态力学性能的研究十分匮乏;对CNT/Al复合材料的高温变形行为也缺乏理解。本文针对以上问题,开展了以下研究工作:为获得高性能CNT/Al复合材料,以超高强7055Al合金为基体,制备了CNT/7055Al复合材料,对CNT在HEBM过程中的损伤与分散问题进行了系统研究。采用不同的过程控制剂添加方式,构造出“球状-片状-冷焊球状”和“球状-片状”两种HEBM粉末形貌演变模式。研究发现,“球状-片状-冷焊球状”演变可以将CNT单根分散,粉末不断冷焊和破碎是CNT分散的主要方式。“球状-片状”演变未能将CNT分散,主要归因于片状Al粉的厚度超过临界值以及CNT团聚嵌入到片状Al粉表面。对两种不同粉末演化的CNT损伤研究发现,ID/IG与FWHM（D）的乘积相比ID/IG能更准确地描述CNT结构的损伤。对该参数量化的对比研究表明,在粉末片状化和破碎阶段,CNT损伤严重;在粉末冷焊阶段CNT损伤较小。在此基础上,制备了不同CNT含量的CNT/7055Al复合材料并详细分析了其微观组织和力学行为。研究发现,CNT/7055Al复合材料呈现粗细晶混合的晶粒结构,CNT主要分布于超细晶组织中,多数沿挤压方向分布。CNT-Al界面干净,无反应产物。其中,3 vol.%CNT/7055Al复合材料的抗拉强度达到816 MPa,但延伸率较低,仅为0.5%。细晶强化和Orowan强化是CNT/7055Al复合材料主要的强化机制。由于存在粗晶条带,复合材料存在严重的各向异性。为了改善CNT/7055Al复合材料的强韧性,通过轧制工艺优化了复合材料的织构组分,研究了轧制前后复合材料的微观组织、织构组分和力学性能。结果表明,轧制后,粗晶条带基本消除,复合材料主要由均匀的超细晶组成。轧制过程没有对CNT结构造成损伤。轧制前,复合材料具有丝织构,包括{011}<111>、Copper {112}<111>和{123}<111>组分。轧制后,复合材料织构类型变为板织构,包括{011}<111>、{113}<332>和{215}<342>组分。随着轧制压下量的增加,复合材料的织构强度增加。轧制后,复合材料的延伸率增加了一倍,而抗拉强度仅略有降低。这归因于:（1）板织构中大量有利的晶粒取向降低了变形的门槛;（2）轧制增加了位错密度,促进了变形进行;（3）轧制后增加了低角晶界比例,有助于位错滑移;（4）细小密集分布的析出相增加了超细晶的位错存储能力。此外,轧制后,由于粗晶条带的消除,复合材料的各向异性明显弱化。为了改善复合材料的热变形能力,探究了 CNT/7055Al复合材料的超塑性变形行为,获得了复合材料最佳变形参数,分析了 CNT在超塑性变形中的作用。研究结果表明,通过优化第二相数量,T6态复合材料相比挤压态复合材料显示出更高的延伸率。T6态和挤压态复合材料均在400℃和5 s-1条件下获得最大延伸率,分别为1 53%和125%。T6态复合材料的变形激活能和m值分别为171 kJ/mol和0.2。晶格扩散控制位错攀移是复合材料的主要变形机制。研究了不同CNT含量下复合材料的超塑性变形行为。结果表明,2vol.%和3 vol.%复合材料分别在400℃、3 s-1和400℃、5 s-1条件下获得最大延伸率,分别为11 8%和108%。强的CNT界面结合和大的长径比极大地抑制了晶界滑动,这是CNT/7055Al超塑性延伸率低于基体铝合金的主要原因。为了评估CNT/7055Al复合材料的服役性能,研究了复合材料在拉拉疲劳和拉压疲劳条件下的变形行为。结果表明,在拉拉疲劳过程中,CNT发挥载荷传递作用,抑制了超细晶区的裂纹萌生,使复合材料的疲劳强度优于基体合金。而在拉压疲劳过程中,由于CNT附近的基体发生断裂,CNT未起到增强效果,导致复合材料的疲劳强度与基体合金相当。分析了复合材料的疲劳损伤机制,讨论了CNT在疲劳变形中的作用。结果表明,粗晶应变局域化是复合材料疲劳损伤的主要机制。在拉拉疲劳中,损伤主要发生在粗晶区。在拉压疲劳过程中,由于较大的应力幅,粗晶和超细晶区均出现损伤。拉拉疲劳和拉压疲劳中,变形主要集中在复合材料的粗晶区域。在高应力条件下,粗晶和超细晶内位错密度均很低;在低应力条件下,粗晶中出现位错胞、位错缠结等亚结构,超细晶中未观察到明显的位错组态变化。