过共晶Al-Si合金因其具有热膨胀系数低、耐磨、耐热和比强度高等优点而广泛应用于制造汽车发动机活塞、缸体等零件。铁是Al-Si合金中最常见的一种杂质元素。粗大针状或板片状的富铁相极大地危害了铝合金的室温力学性能。然而,研究发现富铁相有助于提高合金的高温性能。富铁相形貌对合金力学性能有很大的影响。快速凝固和熔体高温过热等方法均能明显改善富铁相的形貌和尺寸。然而,由于成本高和工艺复杂等原因,这些工艺的应用和推广受到了限制。对铝及其合金熔体进行超声处理是一种相对较新的绿色无污染技术,具有工艺简单、成本低的特点。本文针对高铁含量过共晶Al-Si合金,研究了超声流变成形技术对合金显微组织、力学性能以及摩擦磨损性能的影响,探讨了这种合金熔体的流变特性以及超声振动影响富铁相形貌的作用机理。系统研究了超声振动对不同铁含量过共晶Al-17Si-xFe (x=2,3,4,5质量分数)合金中富铁相形貌的影响。结果显示,在液相线温度附近对合金熔体施加超声振动后浇注重力金属型,粗大针片状8-Al4FeSi2相被细化为平均尺寸为26～37μm的细小块状。通过分析超声处理完毕后的熔体水淬试样组织与相组成发现,超声的空化效应不仅使得8-Al4FeSi2相的形核温度升高,而且促进了8-Al4FeSi2相的大量形核。声流效应均化了整个熔体的温度场和溶质场。这使得8-Al4FeSi2相由粗大板片状转变为细小块状。采用旋转法首次测定了不同铁含量Al-17Si-(2,3)Fe合金熔体的定温和连续冷却条件下的变温粘度(或表观粘度),以及Al-17Si-2Fe-(0,0.4,0.8)Mn合金熔体在600～690℃内的定温粘度(或表观粘度)。结果表明,Al-17Si-(2,3)Fe合金熔体的定温粘度均随着温度的降低而增大。在Al-17Si-(2,3)Fe合金熔体以一定冷却速率连续冷却的过程中,随着温度的降低,熔体粘度开始时缓慢增大,当温度降至一定临界值时,合金熔体粘度迅速增大。对于同一种合金熔体,冷却速率较高时,发生粘度突变所对应的临界温度比冷却速率较低时高。此外,随着Mn含量的增加,Al-17Si-2Fe合金熔体的定温粘度随之增大。探讨了超声振动与少量中和元素Mn的联合作用对Al-17Si-(2,3)Fe-2Cu-1Ni合金组织和性能的影响。结果显示,合金组织中8-Al4(Fe,Mn)Si2相在超声处理前呈粗大板片状,超声处理后转变为细小块状。与无超声处理的传统工艺相比,合金经超声处理后室温和350℃下抗拉强度明显提高。在铁含量相同的条件下,Mn含量由0.4%增至0.8%时,合金强度提高幅度不大。合金经超声处理后,随着Fe含量从2%增至3%,合金室温抗拉强度从289MPa降至262MPa,高温强度略有提高。室温及高温性能能够满足许多工程零部件的需求。采用销盘式摩擦磨损试验机研究了超声流变重力金属型工艺制备的Al-17Si-(2,3)Fe-2Cu-1Ni-(0.4,0.8)Mn合金在干摩擦条件下的磨损行为。结果表明,在同等载荷下,有超声处理的合金试样比无超声处理试样的磨损率小,抗磨性提高显著。细小颗粒状的8-Al4(Fe,Mn)Si2和α-Al15(Fe,Mn)3Si2相提高了合金的耐磨性,因此,在Mn含量相同时,随着Fe含量从2%增至3%,超声流变成形合金试样的磨损率随之减小。在低载荷时,氧化磨损机理占主导；随着载荷的增加,氧化磨损和剥层磨损机理占主导。这导致合金试样的磨损率随载荷的增加而增大。研究了超声制浆、半固态流变压铸对Al-17Si-2Fe-2Cu-1Ni-0.8Mn合金组织和力学性能的影响。结果显示,超声流变压铸使得粗大初生8-Al4(Fe,Mn)Si2相细化为平均尺寸为17μm的小块状,气孔也基本被消除。T6态下,超声流变压铸试样的室温抗拉强度高达309MPa,伸长率为0.8%,硬度为141HB。与液态压铸试样相比,分别提高了34.9%、40.4%和17.5%,性能提高显著。另外,在相同载荷下,超声流变压铸试样的磨损率也比液态压铸试样小。