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过共晶铝硅合金具有很高的耐磨耐蚀性、优异的低膨胀性能和良好的导热性,是一种理想的活塞用合金材料。但随着Si含量的增加,合金组织中出现尺寸粗大形状不规则的初晶硅和板片状的共晶硅,严重损害合金性能,限制了过共晶铝硅合金在更广范围内的应用。为了挖掘该类材料的性能潜力,推广其应用范围,本文针对高硅含量的过共晶Al-28%Si合金进行了相关基础性的研究。以Al-28%Si合金为研究对象,采用P、RE、Sr单一变质和两两之间复合的双重变质,运用多种检测分析方法,对不同变质情况下合金中初晶硅和共晶硅形貌进行了简要地分析,并探讨了其变质机理。与未变质Al-28%Si合金中初晶硅和共晶硅形貌进行了对比,总结了各变质情况下对合金中初晶硅和共晶硅的形貌、尺寸和分布的影响规律。采用正交试验法,对Al-28%Si合金进行P+RE+Sr三元复合变质,揭示了复合变质剂加入量不同对合金初晶硅形貌的影响。运用极差分析,探讨了变质剂元素加入量对合金300℃高温拉伸强度和热膨胀系数的影响,得到了最佳复合变质剂的优化配比:0.3%P、1.0%RE、0.06%Sr,验证试验表明该复合变质剂能够很好的细化初晶硅和共晶硅。在优化复合变质的基础上,对Al-28%Si合金进行合金化处理。通过正交试验法,采用极差分析和建立拟合方程,讨论了Cu、Mg、Mn三种元素加入量对合金的高温拉伸强度、磨损率以及热膨胀性能的影响规律。分析得到Al-28%Si合金的合理成分范围:0.84%2.5%Cu、0.58%1.2%Mg、0.27%0.31%Mn,以及Al-28%Si合金的性能指标:高温拉伸强度σb,300℃≥123.4MPa、热膨胀系数α≤18.3971×10-6/℃、磨损率u≤1.1836×10-14m3·N-1·m-1。对以上优化设计后的Al-28%Si合金进行验证试验,探讨了变质前后Al-28%Si合金的高温拉伸断口形貌和磨损表面形貌,并对拉伸断裂机制和磨损机制作了简要分析;通过对比验证合金试样与Alcan公司活塞用铝合金AlSi25CuMgNi的性能,结果表明:本试验所研制的Al-28%Si合金满足活塞用合金材料的性能要求。