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喷射成形是人为地控制凝固条件，经过金属熔体的分散、飞行快速冷却、半固态凝固及锭坯进一步冷却等阶段，得到特殊的锭坯组织的成形过程。沉积锭坯组织是上述四个阶段金属熔体凝固的综合结果。近成形是喷射成形技术的另一特点，喷嘴形式、喷嘴数量、沉积器的形状与运动方式影响和决定沉积锭坯的外形。材料的凝固与成形受众多因素影响，很多工艺参数的作用规律尚不明确，因此喷射成形过程的模拟研究十分必要。本文采用数值模拟与试验相结合的方法，计算分析了工艺参数对几种Al-Si系合金喷射成形材料显微组织及锭坯外形的影响规律，主要结果如下：应用雾化液滴的传热凝固集总模型，建立了液滴凝固的元胞自动机模拟方法，对初晶析出进行了模拟研究。计算了雾化气体初速度对合金液滴的尺寸分布、温度、凝固分数和初晶析出的影响，以及熔体温度对液滴凝固的影响。计算了液滴在碰撞前的初晶尺寸和形貌，并根据金相试验结果，分析了沉积坯组织的形成和高度方向的变化。指出雾化形成的液滴尺寸及分布、飞行中的快速冷却和沉积撞击中的半固态凝固对喷射成形材料特有组织的形成有决定性的作用。液滴飞行中形成了非平衡凝固组织，半固态凝固中发生了组织的重排，促使材料形成了细小的等轴晶组织。建立沉积圆锭坯形状优化控制的“速度等高线”方法，分析了雾化锥的空间质量流率分布，计算出圆周平均质量流率分布，半定量表达出沉积器回缩速度的空间位置关系；分析了沉积位置对沉积坯端面稳定性的影响，确定了稳定沉积位置范围；分析了沉积位置与沉积器回缩速度对沉积坯形貌的影响，确定了最佳回缩速度；分析了喷射角度、喷射密度参数、雾化点位置参数、沉积器的回缩速度对沉积端面形状的影响。采用坐标跟踪法建立沉积坯形状预测模型，改进了屏蔽系数的计算方法，预测了沉积坯的最终形状。在模拟分析的基础上，提出了喷射成形圆柱坯制备工艺的优化设计方法。依照此方法，优化设计了固定喷嘴条件下喷射成形过共晶Al-Si圆柱坯工艺，制备出形状、尺寸符合设计要求的沉积坯。实验结果表明模型具有较好的实际预测功能，对工艺设计具有较好的指导作用。采用模拟模型优化工艺参数并制备了含硅量为30wt％的过共晶Al-Si低膨胀耐磨合金AlSiFeCuX（X=Mg、La、Ce）。沉积坯相对密度95％左右，晶粒尺寸为5-20μm。材料在致密化处理，T5时效后，AlSiFeCuMg、AlSiFeCuCe、AlSiFeCuLa的热膨胀系数分别为15.3×10-6℃-1，16.5×10-6℃-1，16.0×10-6℃-1。对所获材料的摩擦与磨损性能进行了初步研究。