铝及铝合金是工业中应用和研究最广泛的材料之一，而传统的单一铝材存在硬度低、摩擦系数大、易磨损等方面的不足，这极大程度地限制了铝及铝合金的广泛应用。因此，对铝及铝合金进行改性处理、结构设计，提高其摩擦学性能具有重要的工程及学术意义。目前，许多生物组织和材料已经实现了结构和机械性能的完美统一，如贝壳珍珠质因具有纳米级“砖-泥”结构及软硬相交替排列的层状结构而表现出较好的强度、韧性、刚度、抗冲击性和耐磨性，这极大地启发了人们对高性能材料的设计和构筑。开发与铝润湿性良好、界面结合强度高的陶瓷增强相是制备高性能铝基复合材料的关键。MoAlB是MAB相陶瓷之一，Mo-B原子间的键是部分共价的，比Mo-Al原子间的金属键更强，这种结构使MoAlB在MoAlB-Al系统中能够分解，并原位反应形成Mo-Al和B-Al化合物，可进一步提高铝基体的润湿性，从而改善复合材料的机械性能；另外MoAlB比MAX相具有更高的硬度和强度，可进一步提高基体的耐磨性。本文通过机械合金化和热压烧结的方法制备了弥散MoAlB/Al复合材料，采用差示扫描量热法和热重分析法研究了MoAlB在MoAlB-Al体系中的热稳定性，又借鉴贝壳珍珠质的层状结构，通过喷涂-叠层-热压等方法制备了层状MoAlB/Al复合材料，并分别对弥散和层状MoAlB/Al复合材料的机械性能和摩擦学性能进行了系统研究，分析了增强方式、MoAlB含量、结构特征对复合材料摩擦学性能的影响。具体研究内容和结论包括：首先，本文以Mo粉、Al粉、B粉为原料，采用0.9Mo-1.3Al-B配方在1300℃下烧结30分钟制备高质量MoAlB粉体，又以MoAlB和Al粉为原料，首次制备了通过原位形成Al12Mo进行界面改性的新型MoAlB/Al复合材料，并采用差示扫描量热法和热重分析法研究了MoAlB在MoAlB-Al体系中的热稳定性，发现MoAlB可以与Al反应生成Al12Mo以及少量的AlB2和MoB2，并且形成的Al12Mo可抑制Al原子扩散从而阻碍反应进程，提高了MoAlB与铝基体的润湿性。其次，研究了弥散增强的MoAlB/Al复合材料的力学性能，发现原位形成的Al12Mo改性界面有效地改善了MoAlB/Al复合材料的力学性能。当MoAlB的体积含量从5％增加到20％时，维氏硬度线性增加，含量每增加5％，硬度值增加大约11HV，20MoAlB/Al复合材料的屈服应力和维氏硬度达到最佳，分别为124.2 MPa和70.1 HV；同时对不同MoAlB含量复合材料的力学性能和破坏机理进行了评估和分析，发现由于复合材料中微裂纹过早引发、快速扩展和聚结，致使添加过量MoAlB颗粒会降低复合材料的力学性能。此外进一步研究了MoAlB/Al复合材料的摩擦学性能并探讨了相应磨损机理，发现MoAlB能够显著改善铝基体的摩擦磨损性能，20MoAlB/Al复合材料的摩擦系数和磨损率分别为0.538和1.488×10-3 m3/(N·m)，比相同条件下纯铝的测量值分别减少了30％和85％，这主要归因于复合材料的高硬度以及MoAlB的固体润滑作用。最后，通过喷涂-叠层-热压的方式制备了层状MoAlB/Al复合材料，研究了复合材料的力学性能，发现层状MoAlB/Al复合材料的硬度随着MoAlB含量增加而增加。对于相同MoAlB含量的复合材料，层状MoAlB/Al复合材料硬度具有各向异性，沿纹理面的硬度明显大于沿片层面的硬度。15MAB样品具有最高的抗弯强度，但MoAlB含量过高其值降低，这主要是由于添加过量MoAlB导致陶瓷层致密度降低。此外，还研究了层状MoAlB/Al复合材料的摩擦学性能并探讨了磨损机理，发现这些复合材料表现出明显的各向异性减摩耐磨性能，且随MoAlB含量而变化，其中减摩耐磨效果为：滑动方向平行于纹理方向>垂直于纹理方向>平行于片层方向；与纯铝相比，层状MoAlB/Al复合材料的摩擦系数和磨损率可降低55.5％和95.1％，这些层状复合材料优异的摩擦和磨损的潜在机理归因于摩擦化学磨损膜的形成以及珍珠状结构所经受的不同应力状态。总之，本文通过弥散分布及层状分布的方式，分别研究了复合材料组分-结构-性能之间的关系，揭示了复合材料的断裂和磨损机制，为发展轻质、高强、耐磨的铝基复合材料提供一定的实验基础与技术指导。