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20%Mg2Si/Al-12Si复合材料具有很高的比强度、比刚度、耐磨性能以及低热膨胀系数等优异性能,在航空航天、汽车制造以及军事装备等领域有良好的应用前景。但铸态组织中初生Mg2Si相呈现粗大的树枝状,共晶相呈团簇状分布,这些组织特征严重恶化了材料的力学性能。因此,改变组织形态,提高材料强韧性具有重要意义。然而,大多数研究集中在单独变质处理或者热处理上,而对其组织进行复合优化的系统性研究较为缺乏。本文以Al-12Si为基体,以Mg2Si为增强相,用熔铸法制备20%Mg2Si/Al-12Si复合材料。以采用磷变质和T6处理复合优化组织,进而提高强韧性为目标,从以下三个方面开展研究:(1)通过金相显微镜观察0.1%P变质和T6处理对复合材料组织的影响规律,并从热力学角度分析组织变化的机理;(2)测试T6处理过程中布氏硬度的具体变化规律,建立组织和硬度之间的关系;(3)测试T6处理过程中拉伸性能的变化规律,并从拉伸断口的SEM形貌分析变质和T6处理对材料断裂机制的影响。研究结果表明:20%Mg2Si/Al-12Si复合材料经过0.1%P变质后,初生相不仅形状规整化,而且尺寸由50μm细化到小于20μm,但共晶硅相粗化。在固溶处理过程中,共晶相都会经历熔断、球化、均匀化和重新粗化等变化,初生Mg2Si相尖角在540℃保温6h后会有轻微钝化,基体在560℃保温12h会有过烧现象。未变质的20%Mg2Si/Al-12Si复合材料铸态时硬度为89HBW,经过0.1%P变质后,其硬度提高到105HBW。未变质复合材料在520℃、540℃和560℃固溶处理过程中,硬度都会出现峰值,且温度越高,峰值出现的时间越早。未变质复合材料与变质复合材料在540℃固溶处理过程中硬度峰值都出现在6h,其硬度分别为102HBW和119HBW。时效规律曲线显示,材料经过欠时效、峰时效和过时效阶段,硬度出现“双峰”现象。未变质复合材料与变质复合材料在175℃时效处理过程中硬度峰值分别出现在14h和16h,其硬度分别为134HBW和148HBW。对20%Mg2Si/Al-12Si复合材料进行拉伸测试,结果表明,铸态下抗拉强度和延伸率分别为108MPa和0.83%;仅经过0.1%P变质后分别提高21MPa和0.38%;仅进行T6处理则分别提高57MPa和1.10%;经过变质+T6处理复合优化后分别可以提高98MPa和1.20%,达到206MPa和2.03%,说明变质和T6处理复合可以同时大幅度提高20%Mg2Si/Al-12Si复合材料的强度和塑性,且二者对力学性能的提高具有协同效应。断口分析表明,20%Mg2Si/Al-12Si复合材料断裂方式为脆性断裂,Mg2Si断面平整且有明显的河流花样,是典型的解理断裂特征。初生Mg2Si相断面干净,无基体附着,说明初生Mg2Si相上的断裂为穿晶断裂。经过变质和T6热处理,断裂表面起伏减小,韧性断裂区域明显增多,但断裂方式仍以脆性断裂为主。由组织观察和力学性能测试可知,未变质20%Mg2Si/Al-12Si复合材料最佳T6处理工艺为540℃×6h+175℃×14h,变质后其最佳T6处理工艺为540℃×6h+175℃×16h。