随着汽车行业的蓬勃发展,对发动机性能的要求也不断提高,所以亟需研制出能适应更高功率发动机的活塞材料。Al-Si合金制造的发动机活塞具有铸造性能好、热膨胀系数小、体积稳定性好、高温强度高、耐磨和成本低廉等优点,使得Al-Si合金成为活塞市场占有量最大的活塞材料。为了适应更高功率的发动机,迫切的需要提升现有活塞材料的高温性能。本文利用场发射扫描电镜（FESEM）、能谱仪（EDS）、拉伸测试机、光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）等分析手段研究了Al-Si共晶合金中添加合金元素后物相微观结构演变及其对合金的高温强化作用与机制,以及热处理对Al-Si共晶合金高温性能的影响。Al-Si共晶合金中主要存在的金属间化合物有Al₃CuNi相、Al₇Cu₄Ni相、Al₄Cu₂Mg₈Si₇相和AlFeSi相。添加Cr元素会促进针状β-AlFeSi相向鱼骨状α-Al（Fe,Cr）Si相转变,添加Cr元素后Al-Si共晶合金在350℃时的高温抗拉强度（UTSs）下降,塑性上升。这是因为针状β-AlFeSi相有比鱼骨状α-Al（Fe,Cr）Si相更好的高温稳定性,更有利于高温强度的保持。而鱼骨状α-Al（Fe,Cr）Si相比针状β-AlFeSi相表面更圆润不易引起应力集中,从而有更好的高温塑性。随着Er元素含量的增加,Al-Si共晶合金在350℃时的高温抗拉强度下降。这主要是因为生成Al₃（Er,Fe,Cu）（Ni,Si）₂相时消耗了大量Fe、Cu、Ni等合金元素,使得Al₃CuNi、Al₇Cu₄Ni、β-AlFeSi、Al₄Cu₂Mg₈Si₇等重要耐热相的数量减少导致了高温抗拉强度的降低。添加Mg元素的Al-Si共晶合金350℃时的UTSs得到提升。原因有两方面,第一方面是添加Mg元素使Al₄Cu₂Mg₈Si₇、Al₈FeMg₃Si₆和Mg₂Si等富Mg耐热相增多有助于提高合金的高温强度。另一方面是Mg元素使共晶Si网络被细化,网络更密集,并且与Al₃CuNi、Al₇Cu₄Ni等耐热第二相杂合在一起形成新的强度更高的网状互穿结构,有利于合金高温强度的提升。T6热处理后合金350℃时的UTSs与T5热处理后的UTSs相比有所降低,共晶Si的形状因子也急剧减少。这是因为以共晶Si为主体的三维网状互穿结构结构是高温时Al-Si共晶合金中的主要耐热相,固溶处理能够削弱共晶Si三维网状结构使其球化,从而导致了UTSs的下降。但是T6态热处理后合金的塑性有所提高,这是因为球化后的共晶Si减少了应力集中,使得合金的延伸率升高。随着热暴露时间的延长,Al-Si共晶合金的高温力学性能下降,并且在热暴露10h内,合金的高温力学性能下降较为迅速,热暴露10h至100h高温力学性能虽然继续下降但下降较为平稳。