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本发明公开一种高模量高塑性镁基复合材料及其制备方法。所述高模量高塑性镁基复合材料包括作为基体材料的高塑性镁基材料,还包括均匀分布在高塑性镁基材料中的碳纳米管,其中碳纳米管相对于最终复合材料的质量分数为0.3%~2.5%。本发明的方法采用轧制预分散结合机械搅拌和气泡搅拌的半固态铸造技术将碳纳米管成功添加到高塑性镁基复合材料中并实现其均匀分布和与基体材料的良好界面结合,突破了传统镁基复合材料弹性模量与塑性倒置的性能瓶颈,制备出了高弹性模量高塑性镁基复合材料。以满足航空航天、轨道交通等关键领域对轻质高模量高塑性镁基复合材料的应用需求。