过共晶铝硅合金具有轻质、耐磨、热膨胀系数低等优点,在航空航天、交通运输、电子及内燃机制造等领域被广泛应用,但其微观组织中粗大的初生硅相大幅降低其力学性能。本文以Al-16Si合金为对象,研究了Sr元素对合金组织结构及凝固行为的影响,并考察了冷却速率对合金凝固组织和硬度的影响,并探讨了凝固组织形成机制以及性能强化行为。经过研究,得到以下结论:理论计算表明,在向Al-16Si加入Sr元素后,共晶点右移,有助于减少初生硅相,且随着Sr含量的增加,共晶点右移程度增加。但是,Sr的加入导致了Al₂Si₂Sr化合物的形成,Al-16Si-xSr合金凝固组织主要包括Al₂Si₂Sr化合物、初生硅和共晶组织。实验也证实了理论计算的结果。增大Sr的加入量,该合金中Al₂Si₂Sr化合物由较细小的块状变为长且窄的杆棒状,粗化现象明显;初生硅由规则板块状变为含有孔洞且不规则的花瓣状,尺寸变的粗大,但数量明显减少;共晶硅由粗大、分散的针状变成很细且晶粒间距很小的短杆状或团絮状。对Al-16Si-xSr合金凝固行为的研究表明,Al₂Si₂Sr化合物在较高温度最先析出,随后依据合金成分的变化形成初生硅,最后进入共晶凝固阶段。但是,Sr含量的增加会导致共晶凝固温度降低,更容易得到细小的共晶硅相。较高的冷却速率抑制凝固过程合金扩散,组织细化明显。对相同Sr含量的Al-16Si-xSr合金,冷却速率越大则组织中Al₂Si₂Sr晶粒和初生硅越细小,共晶硅晶粒尺寸及晶粒间距越细小,而且,增大冷却速率甚至可以抑制初生硅相的形成,共晶相所占比例增大。在相近凝固条件下,Sr含量增大会形成粗大的Al₂Si₂Sr相。硬度实验结果表明,随着Sr含量增加,共晶组织的显微硬度明显增大。主要归咎为共晶组织的晶粒细化和共晶组织含硅量增大。此外较大的冷却速率也能使共晶组织得到细化,其显微硬度值也随之增加。