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B4Cp/Al复合材料具有良好的中子吸收能力及优异的力学性能，且密度仅为硼钢的1/3，因此具有取代硼钢作为新型结构功能一体化中子吸收材料在乏燃料储存及运输方面应用的潜力。粉末冶金法(PM)是制备高性能B4Cp/Al的常用方法，所制备材料致密度高、B4Cp分布均匀、B4Cp含量及界面反应可控，但现有制备工艺难以达到预期性能，且对影响力学性能的关键因素缺乏系统研究。搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型固相焊接技术，是解决颗粒增强铝基复合材料熔焊难题的有效方法，接头质量良好、增强体分布均匀，力学性能优异。但目前关于FSW B4Cp/Al的研究有限，主要集中于低B4Cp含量的B4Cp/Al，且仍存在工具剧烈磨损问题，需进一步开发研究。 本文采用PM法制备B4Cp/6061Al，对热压参数、成分配比及原材料状态等对材料性能及界面反应机制的影响进行系统研究。选用新型高耐磨工具对B4Cp/Al进行FSW，探讨复合材料的焊接可行性，并系统研究工具形状、复合材料状态、焊接参数及焊后处理等对接头微观组织和力学性能的影响。主要研究工作如下: (1)研究了PM法制备B4Cp/6061Al中B4Cp含量、热压温度、保温时间、Mg含量及B4Cp状态对时效能力的影响。热压温度在600℃以上时，复合材料中Al/B4Cp以及Mg/氧化物之间发生明显界面反应，主要产物为Al3BC和MgAl2O4，其中MgAl2O4造成了基体中Mg的损耗，使时效能力恶化。随B4Cp含量、热压温度及保温时间减小，B4Cp/Al时效能力升高，580℃是综合考虑粉末结合及界面反应不利影响的最优制备温度;热压温度为620℃时，优化保温时间为0.5 h。热压参数为620℃×2h时，随Mg含量增加，B4Cp/6061Al时效能力升高，1.5wt.％是此参数下最优Mg额外添加量。热压温度为580℃时，B4Cp净化处理使时效能力得到提升，时效能力值接近基体合金;但热压温度为620℃时，粉末净化的影响消失。 (2)研究了不同热压温度下B4Cp/6061Al中界面反应类型及反应机制，并对导致B4Cp/6061Al时效能力降低的主要因素进行了分析。研究表明复合材料中发生了复杂的界面反应，主要产物为Al3BC、MgAl2O4、 MgO、MgB7、Mg0.78Al0.75B14、 AlB12C2和Al4SiC4，其中含Mg产物导致了Mg元素的大量消耗，使B4Cp/6061Al时效能力明显降低。合金元素参与的反应可分为Mg的氧化反应和其他反应，Mg的氧化反应在560℃及620℃均发生，主要产物为MgAl2O4和MgO，其他反应只在620℃发生，主要产物为MgB7、Mg0.78Al0.75B14及Al4SiC4。液相的存在是导致620℃下Al/B4Cp反应发生的主要因素，两者反应使B元素扩散到液相中，从而激活了Mg/B及Al/Mg/B反应。当Mg参与的界面反应结束时，Al/Si/C反应才开始。Mg的氧化、Al/Si/C反应均造成合金元素的消耗，但Mg/B及Al/Mg/B反应是620℃时B4Cp/6061Al时效能力消失的主要因素。 (3)研究了搅拌针形状、B4Cp含量及焊接参数对退火态B4Cp/6061AlFSW接头组织与性能的影响。三棱柱状针及带螺纹锥状针均可实现B4Cp/6061Al的无缺陷焊接，三棱柱状针在焊速为50与150mm/min时可实现B4Cp含量为15-30wt.％的B4Cp/6061Al的无缺陷焊接。工具磨损轻微，三棱柱状针耐磨性更好。对于三棱柱状针，焊核区分为轴肩影响区(NZ-Ⅱ)与搅拌针影响区(NZ-Ⅰ)。其中，NZ-Ⅰ的B4Cp均匀化、碎化和球化程度较NZ-Ⅱ更高;对于螺纹针，B4Cp均匀化、碎化和球化程度最高。焊核区硬度相比母材明显提升，随B4Cp含量增加，焊核区硬度提升程度增加，随焊速增加，硬度升高区域变窄。B4Cp/6061Al FSW接头强度系数接近或达到100％，延伸率略有下降，断裂位置位于母材区。 (4)研究了焊接参数、焊后热处理对T6态B4Cp/6061Al FSW接头组织和性能的影响，探讨了高速焊接的可行性。在较宽参数范围实现了T6态B4Cp/6061Al的FSW，工具磨损轻微。焊接参数对B4Cp球化、碎化及均匀化程度影响较小。焊核区硬度及接头拉伸强度明显降低，转速对接头硬度曲线影响较小。随焊速由50增至400mm/min，焊核区硬度逐渐升高，低硬度区域宽度减小，焊速继续增加，硬度曲线未明显变化。焊速为800mm/min时接头拉伸强度系数最高(74％)。接头断裂位置基本位于低硬度区边缘，焊速过高时，断裂位置向焊核区转移。时效后在较低焊速下焊核区硬度曲线由盆状转变为“M”形，高焊速下焊核中心硬度提升最小，所有接头均在焊核中心出现硬度低值。时效后接头强度系数提高，焊速为400mm/min时强度系数最高(84％)。T6处理后接头区域硬度接近甚至超过母材，焊核中心硬度略有降低。