过共晶铝硅合金具有密度小、耐磨性好、线膨胀系数小等一系列优点,但因其组织中初晶硅通常十分粗大,且其诸种形态呈尖锐棱角,严重制约了材料的力学性能、加工性能及应用范围。所以,细化初晶硅并改善其形貌与分布,是材料与工程领域长期以来不断追求的目标。高低温熔体混溶法,以不需添加变质剂且避免了P对环境污染为优点而受到高度关注。但此前文献报道的该方法效果尚不尽如人意,如Al-Si20%合金,若不辅以变质或快冷其初晶硅细化效果通常在30-40μm范围。本文以Al-20wt.%Si合金为对象(Si量越高则耐磨性、热膨胀、铸造工艺性能等越好,但初晶硅细化越困难),探索、优化熔体混溶处理方法来细化、改善初晶硅组织,在效果上获得了十分显著的进步,最佳工艺条件下初晶硅可细化到181μm以下,且晶体棱角钝化,分布更为均匀。在方法上,本文以发生温度诱导液-液结构转变以上的温度制备高温熔体,在液固两相区(半固态)设定不同温度制备低温熔体,在高低温熔体混溶工艺基础上,对混溶比例、低温熔体制备温度及保温时间、混合熔体保温时间等诸方面的作用效果和规律进行了系统探索。初晶硅大小及形态以光学显微法观察,其空间形貌以SEM对深腐蚀试样进行检测,其平均尺寸采用Image pro plus软件进行统计(每个试样取5-10个视场统计,每个硅晶粒计90条直径的平均值),并以标准方差σ衡量其均匀性。本文主要成果与结论如下：1、总体而言,与传统工艺相比,在合适的高低温熔体混溶方法和条件下,初晶硅可获得十分显著的细化效果,其形貌、空间分布及尺寸均匀性也获得明显改善。2、低温熔体的温度高低,对高低温熔体混溶方法的效果至关重要。研究结果表明,低温熔体处于液固两相区温度(即半固态)条件下的混溶处理对初晶硅细化的效果均显著地优于其处于液相线以上温度(完全液态)条件下的效果。此外,即使低温熔体处于液固两相区,选择合适的温度范围也十分重要,其温度过高或过低,均会减弱对初晶硅的细化。比如,在混溶比例为1：1的条件下,低温熔体为660℃左右时混溶对初晶硅细化效果最佳。3、就具体工艺参数的影响和规律而言,低温熔体在设定温度下的保温时间、混溶后熔体在设定温度下的保温时间,以及混溶比(高低温熔体的质量分数)等均对初晶硅的细化、分布和形貌有明显作用,且各工艺参数之间彼此制约。其总体规律为：(1)随着低温熔体在设定温度下保温时间的延长,混溶后熔体在设定温度下的最佳保温时间(对细化及形貌改善而言)也相应推迟。(2)在其它条件不变时(如低温熔体在660℃保温30分钟),改变高低温熔体混溶比,则使得混溶后熔体保温时间与改善初晶硅的效果及其关系各不相同,其中,高低温熔体的混溶比为3：1时效果最差,且其效果随混溶后熔体保温时间延长而渐次下降；而在1：1、2：1混溶比下,随混溶后熔体保温时间延长,改善初晶硅的效果先逐渐增强而后又逐渐减弱,1：1混溶比的最佳保温时间最长,其相应效果也最佳。(3)数据统计表明,凝固组织中初晶硅尺寸越小,其标准方差值越小,即硅颗粒尺寸均匀性越好。同时,在各项工艺参数最优条件下,促进初晶硅空间分布均匀性及形貌改善的效果也最佳。(4)此外,在凝固组织中,初晶硅细化及分布与形貌改善的同时,共晶硅也由粗片状转变为弯曲、分枝更加发达的细片状,并伴有一定比例的短小条状和块状出现。4、就初晶硅的生长形貌而言,未处理试样组织中初晶硅主要呈现正八面体、多面体、长板状等形貌,表现为典型的小平面生长方式,体现了生长过程很强的各向异性,而经过熔体混溶处理后,初晶硅转化为近球状或棱边圆钝的多面体,生长过程中的各向异性大为减弱。5、关于高低温熔体混溶方法细化初晶硅的作用机制,作者认为：本文方法使得初晶硅显著细化,主要得益于两个方面。一方面,高温熔体处于液液结构转变以上温度,因其结构状态(混乱度高、原子集团尺度变小)本身有利于硅晶体细化；另一方面,半固态低温熔体中原有的硅枝晶在混溶过程中受热分解为大量弥散分布的微晶,它们成为凝固过程中初晶硅现成的同质晶核。而诸多工艺参数的影响和优化,则主要保障这些同质微晶既不会因熔化而变少或消失,也不会过于粗大或不够弥散均匀。6、根据初晶硅的空间立体形貌特征,其形貌的改善是因其生长方式发生了改变引起的,即由各向异性强的典型小平面生长(硅晶体固有的单一<211>方向),转变为各向异性弱的多个方向(同时具有<110>和<001>方向)生长方式,其中高度发达的螺旋位错台阶及凹角孪晶可能是其发生此改变的微观机制。