Al-Si系合金在工业中应用广泛,在工业生产中,通常需要添加晶粒细化剂对Al-Si系合金进行细化,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金隶属于Al-Si系合金,是Si含量较高的铸造近共晶Al-Si系活塞合金。而Al-Ti-B/C系细化剂对此类合金的细化效果较差,亟需研发新型铝基晶粒细化剂以解决实际问题。本课题将制备新型Al-Nb-B细化剂,并对此细化剂对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的细化效果进行研究,研究结果如下:对应用合金法、氟盐法两种制备方法的Al-5Nb-1B细化剂研究表明,应用Nb粉和KBF4盐混合粉末即氟盐法,比应用Al-60Nb和Al-3B混合块体即合金法,制备出的Al-5Nb-1B细化剂质量要好:前者生成的Al3Nb、NbB2等金属间化合物,数量多且分布均匀,大部分颗粒相尺寸小于5μm,形貌呈不规则的多面体,能够与α-Al基体的界面良好结合;而后者AlNb相等异质形核基点的形成数量少,且分布不均匀。对添加Al-5Nb-1B细化剂的Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织与力学性能的研究表明:随着Al-5Nb-1B细化剂添加量的增加,α-Al晶粒的二次枝晶间距减小,活塞合金力学性能逐渐提高;活塞合金的抗拉强度和延伸率,在细化剂的添加量为3.0wt.%时均达到最大值,两者的参数室温分别为291.5MPa和1.19%,高温分别为85.6MPa和10.23%;室温为解理和部分韧窝的混合型脆性断裂,高温为部分韧窝的韧性断裂。对添加Al-5Nb-1B、Al-5Ti-1B细化剂的Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织与力学性能研究表明,对于活塞合金的细化效果,Al-5Nb-1B细化剂比Al-5Ti-1B细化剂好:Al-5Nb-1B细化剂使α-Al晶粒的二次枝晶间距减小的幅度比Al-5Ti-1B细化剂大;并且在两者添加量相同的情况下,前者能够使α-Al二次枝晶间距更小,细小等轴晶所占比例更高;前者能使活塞合金的抗拉强度与延伸率均优后者,当两种细化剂的添加量均为3.0wt.%时,添加Al-5Nb-1B和Al-5Ti-1B细化剂的活塞合金的高温抗拉强度分别为85.6MPa和81.2MPa,高温延伸率分别为10.23%和9.91%,综合性能前者比后者高3%以上;添加Al-5Nb-1B细化剂比添加Al-5Ti-1B细化剂,能够使断口的平整度更高,解理平台的小平台尺寸更小,韧窝数量更多、尺寸更小并且分布更均匀;室温均为脆性解理断裂,高温均为微孔聚缩型韧性断裂。