随着交通领域的快速发展,为了适应节能减排的绿色铸造发展趋势,传统的铸造铝合金无法满足新型高功率柴油发动机活塞耐热性能的要求。铝合金活塞的合金化、复合化、以及施加多场耦合作用是提高铝合金活塞耐热性能的有效途径。本论文以高Mn含量Al-Si-Cu-Ni-Mg合金为研究对象,在合金近液相线施加超声+机械振动场,细化变质富锰相,并使纳米ZrB2分布均匀,开发出一种新型耐热铝硅活塞合金材料,研究了各工艺条件下铝硅活塞合金的显微组织和常温、高温力学性能,取得以下结果:（1）研究了重力场、单一超声场、超声+机械振动单场作用下高Mn含量铝硅合金的组织与力学性能。发现振动场没有改变富锰相成分,富锰相都为Al15Mn3Si2相。重力场作用下富锰相为发达树枝状结构,施加超声场、超声+机械振动单场,合金中的富锰相变成细小块状,初晶硅尺寸细化并变得圆整,同时分布更均匀,从而使合金的常温和高温力学性能得到显著的提升。然而,合金经过超声+机械振动单场后,合金组织过度细化,相比单一超声场,超声+机械振动单场作用下合金的高温强度下降。施加单一超声场作用2min,合金室温和350℃下抗拉强度为270MPa和113MPa,屈服强度为150MPa和107MPa,伸长率为2.3%和4.1%,高于商用活塞铝合金。（2）研究了超声+机械振动耦合场作用下高Mn含量铝硅合金组织和力学性能,发现相比施加垂直机械振动,施加水平机械振动作用下合金中富锰相和初晶硅的尺寸更细小,分布更均匀。施加水平机械振动作用4min,耦合场作用下合金获得最佳的常温和高温力学性能,这时合金室温和350℃下抗拉强度为315MPa和118MPa,屈服强度为184MPa和103MPa,伸长率为3.0%和5.4%。（3）研究了重力场、单一超声场、超声+机械振动耦合场作用下ZrB2增强高Mn含量铝硅合金组织和力学性能,发现重力场下铝基复合材料中ZrB2团聚严重,经过超声场,超声+机械振动耦合场处理后,ZrB2团聚现象得到改善,在铝基体中分布更均匀,从而使铝基复合材料的常温和高温力学性能得到大幅提升,这主要是由于纳米ZrB2的弥散强化和位错强化。耦合场处理温度为610℃时,合金获得最佳的常温和高温力学性能,合金室温和350℃下抗拉强度为359MPa和127MPa,屈服强度为284MPa和125MPa,伸长率为4.3%和5.0%。