随着汽车工业的快速发展,对汽车关键零件的耐磨性有了更高的要求。由于过共晶铝硅合金有着密度小、耐磨耐腐蚀性好、强度高、热膨胀系数小等优点,成为汽车耐磨零件的理想材料,有着十分广阔的应用前景。但是过高的硅含量会使材料强度下降、脆性增加、力学性能下降,这是由于过共晶铝硅合金组织中存在着粗大的初生硅相。目前常用的细化粗大初生硅相尺寸的方法有变质剂处理、半固态成形技术、加压铸造法、快速凝固法等。强流脉冲电子束作为快速凝固法的一种,由于具有能量利用率高、环保、操作简便、对工件变形小等优点,引起了国内外科研人员的高度关注。本实验的前期研究发现,添加Mg元素变质剂可以使粗大的初生硅相得到良好的细化,同时可以改善电子束处理后样品表面的微裂纹结构。因此,本文首先利用强流脉冲电子束对过共晶Al-15Si合金进行表面改性,分析了电子束对粗大初生硅的细化作用;然后利用强流脉冲电子束对添加5%Mg元素变质剂的过共晶铝硅合金进行表面改性,进一步细化过共晶Al-15Si-5Mg合金组织中的粗大初生硅并改善了微裂纹结构,同时深入研究添加Mg元素和电子束表面改性后合金表面的微观组织和性能的变化,并探究其机理。首先,利用SEM、TEM、EBSD、XRD等分析手段,对电子束表面改性后的Al-15Si合金表面进行了微观组织分析,并进行了硬度测试、耐磨性测试和薄带拉伸测试,主要结论如下:（1）通过SEM和XRD技术,发现粗大的初生硅相得到了细化,合金表面出现了微裂纹和熔坑结构,并且随着电子束处理次数的增加,微裂纹结构越来越严重;（2）通过TEM和EBSD技术,发现了熔坑形成过程中所产生的冲击波击碎了初生硅晶粒,说明冲击波有细化初生硅相的作用;（3）通过硬度测试、耐磨性测试和薄带拉伸实验测试,合金表面铝基体的硬度提高了 170%,摩擦系数下降了 51.9%,磨损率降低了 64.0%,抗拉强度提升了 41.4%,这说明电子束的处理提高了合金性能。其次,利用SEM、TEM、XRD等分析手段,对电子束表面改性后的Al-15Si-5Mg合金表面进行了微观组织分析,并进行了硬度测试和耐磨性测试,主要结论如下:（1）通过SEM和XRD技术,发现Mg元素可以细化初生硅相的晶粒尺寸,而电子束表面改性可以使粗大的初生硅进一步细化,合金表面微裂纹结构得到改善,且随着电子束处理次数的增加熔坑结构密度在减少;（2）通过TEM技术,发现电子束处理后的Al-15Si-5Mg合金表面存在尺寸为50～250nm纳米的初生硅晶粒;（3）通过硬度测试和耐磨性测试,电子束的处理使Al-15Si-5Mg合金表面铝基体的硬度提高了 146.4%,摩擦系数下降了 40.8%,磨损率降低了 69.9%,对比未添加Mg元素的样品,铝基体硬度再次提高了28.6%,摩擦系数和磨损率分别再次下降了 6.23%和22.2%,这说明添加Mg元素和电子束的复合处理进一步提高了合金表面的硬度和耐磨性。总之,强流脉冲电子束的表面改性作用和Mg元素变质剂的添加都可以对过共晶铝硅合金表面组织的粗大初生硅有着细化作用,同时添加Mg元素时,电子束的表面处理不但使合金表面的初生硅进一步得到细化,而且改善了电子束处理后合金表面的微裂纹缺陷,显著提高了合金表面的硬度和耐磨性。