Al-Si系铝合金是应用最广泛的活塞合金之一,在发动机工作时,活塞的顶部直接和高温燃气接触,承受较高的压力,活塞合金在高温和载荷的长时间作用下发生蠕变,严重影响活塞的使用寿命。本文以课题组前期开发的活塞铝合金为研究对象,分别向合金中单独添加和复合添加微量元素Sc、Ti、V、Zr。利用光学电镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、室温拉伸、高温拉伸、蠕变测试等分析测试手段,系统的研究了微量元素对活塞铝合金微观组织及性能的影响。分析了微量元素对合金中α-Al相、初生硅相、Al₃Cu Ni相形貌和尺寸的影响,以及组织变化对合金力学性能的影响。在此基础上,系统地研究了合金的蠕变性能以及提高合金抗蠕变性能的机理。主要研究结果如下:（1）单独添加微量元素Sc、Ti、V、Zr后合金中的α-Al二次枝晶间距有不同程度的减小,其中加Sc合金枝晶间距最小,尺寸为11.61μm,相比基体合金的枝晶间距减小了31.9%。添加微量元素Sc或Ti后合金中生成了Sc₂Ni₇和富Ti相,这两个相包裹在初生硅周围,阻止初生硅长大,细化了初生硅,其中加Sc合金初生硅尺寸较基体合金减小了16.9%,加Ti合金减小了10.9%。此外,加Sc合金和加Zr合金中的Al₃Cu Ni相发生了粒化现象。添加微量合金元素后合金的高温拉伸强度有不同程度的提高,其中加入Ti元素后合金的高温拉伸强度提高最多,提高了23.9%;（2）复合添加Sc+Ti、Sc+Zr、Sc+V后,合金中α-Al的二次枝晶间距和初生硅尺寸出现不同程度的降低,其中Sc+Ti合金降低幅度最大。Sc+Ti合金中出现了富Ti相、Al Si Ti相和Sc₂Ni₇相,合金中Al₃Cu Ni相团簇分布较均匀,且分别和Sc₂Ni₇相和富Ti相相连,形成半封闭的网状结构;Sc+Zr合金中出现了（Sc,Zr）₂Ni₇相,Al₃Cu Ni相以（Sc,Zr）₂Ni₇相为核心,呈放射状分布;Sc+V合金中出现了Sc₂Ni₇相和V₅Si₃相,Sc+V合金中的Al₃Cu Ni相团簇分布较分散且尺寸较小。复合添加微量元素后合金的室温、高温抗拉强度较基体合金均有所提高,其中复合添加Sc+Ti的合金的室温强度与高温强度均为最高;（3）添加微量元素Sc、Ti、V、Zr均能提高合金的抗蠕变性能,其中在单独添加微量元素合金中加Sc合金稳态蠕变速率最低,较基体合金降低了一个数量级;在复合添加微量元素合金中Sc+Ti合金稳态蠕变速率最低,且低于加Sc合金,Sc+Ti合金的抗蠕变性能最佳。各组合金的蠕变机制均为位错攀移,断裂方式均为韧性断裂。加Sc合金和Sc+Ti合金中铝铜镍相粒化,形成许多颗粒状的纳米相Al₂Cu,其中Sc+Ti合金中Al₂Cu纳米粒子比加Sc合金中粒子数量更多,尺寸更小,故而Sc+Ti合金抗蠕变性能优于加Sc合金。当温度恒定时,合金的稳态蠕变速率随着外加应力的增加而增加,同时合金的蠕变寿命随之减少,其抗蠕变性能也随之下降。添加微量元素可以降低基体合金在高应力下的应力敏感度。