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空心微珠是从电厂排放的废料粉煤灰中提取出来的体轻、中空的球形颗粒。由于它具有轻量、节源、低成本、好的特定的机械性能等特性，从而引起了材料研究者的广泛兴趣，成为铝基复合材料新的增强颗粒。
本文采用半固态搅拌铸造技术制备空心微珠-铝基复合材料，研究了空心微珠加入量、铸造方法和缺陷对复合材料性能的影响。同时本文首次采用细观力学有限元的方法预测空心微珠-铝基复合材料弹塑性性能，建立了复合材料的理想周期模型和非理想模型，并与实验数据比较。在理想周期模型引入中空颗粒的代表性体积元，建立二维和三维模型。在非理想模型中引入孔隙率、颗粒大小、颗粒团聚等参数，其中颗粒团聚的分析提出了简单函数模型和随机函数模型。引入二阶密度公式确立非理想模型单位元大小，利用MW-GMC(moving-window generalized method of cells)技术提高数值计算速度。研究结果表明：
（1）采用半固态搅拌铸造技术获得了分布均匀，无明显分层的复合材料，且空心微珠加入量、铸造方法和缺陷是影响复合材料性能的重要参数。
（2）在理想模型的数值模拟中，随着空心微珠体积百分比（Vf）增加，复合材料的弹性模量和比例极限减少，并逐渐表现出泡沫材料的特性，与实验结果相一致；随着空心微珠壁厚与空心微珠半径的比值(t/R)的增加，复合材料的弹性模量增加。颗粒的破裂是复合材料的重要失效方式。
（3）在非理想模型的数值模拟中，复合材料的弹性模量和屈服强度随着孔隙率的增加而减少；颗粒大小对复合材料的弹性模量基本上没有影响，但颗粒半径越小，颗粒强化的效果越明显。颗粒团聚简单函数模型简化颗粒分布非均匀性，强化颗粒团聚效应，颗粒团聚对变形产生约束，随着团聚中的空心微珠百分比增加减弱约束效应；随机函数模型强调了颗粒分布的不均匀性，指出颗粒分布不均匀性对复合材料性能的危害。