高硅铝合金因具有比重小、重量轻、导热性好、热膨胀系数低、体积稳定性及耐磨、耐蚀性好等一系列优点,而广泛的用作汽车发动机的活塞、转子材料。现代汽车工业的发展对材料的耐热性、耐磨性提出了更高的要求,而高硅铝合金中粗大的硅相及其它第二相阻碍了其应用。快速凝固技术可以有效地细化高硅铝合金的基体及第二相,从而改善其性能,满足汽车工业对材料性能的要求。本文在过共晶Al-Si-Cu-Mg系合金的基础上,通过添加Fe、Ni、Mn、V等合金元素,利用喷射沉积技术制备了Al-15Si-5Fe-2Ni-3.5Cu-1Mg-1.5Mn-1V合金,通过研究合金的组织特征、热稳定性和合金的力学性能,取得了以下主要研究成果:与普通铸造态合金的组织相比,喷射沉积合金的组织更加细小、均匀,第二相的形状基本是颗粒状或块状,初晶Si相的平均尺寸约为4.86μm。热挤压后合金组织十分致密,第二相弥散分布在基体上,初晶Si相得以有效细化,挤压比为14:1时其平均尺寸约为2μm,初晶Si相的尖角溶解,形状变得相对圆整。T6热处理后的合金第二相体积分数增大且尺寸没有明显变大。通过X射线衍射分析表明喷射沉积态、热挤压态和固溶时效处理后的合金物相结构基本相同,结合对颗粒状第二相的EDS成分分析证明挤压态合金主要由α-Al、β-Si、Al13(Fe,V)3Si、Al7Cu4Ni、AlCu2Mn等物相组成,发现Fe、Mn、V、Ni的加入,有效的消耗了Cu、Mg元素,抑制了Al2Cu和Mg2Si等相的形成,Mn和V的同时加入抑制了δ-Al4FeSi2相和β-Al5FeSi相的形成,而V优先于Mn溶入Al-Si-Fe相中形成了Al13(Fe,V)3Si。系统地研究了合金的热稳定性,挤压态合金在300℃下等温处理不同时间后,初晶Si相没有长大;在不同温度等温处理20h时,直至400℃以上时初晶Si相尺寸才有所增大。利用固体与分子经验电子理论理论计算了Al、Fe、Mn、V、Ni、Cu、Mg元素对Si和Al电子结构参数的影响,首次利用结构形成因子的统计值S’、最强键共价电子对数统计值nA’和FS Di的统计值FS′i D解释了合金元素对Si热稳定性的影响,认为合金Fe、Mn、Ni、V、Mg、Cu和Al溶入β-Si中形成置换固溶体,使得nA’和S’增高;Fe、Ni比Si更容易成为间隙原子,使得结构形成因子的统计值S’升高,防止了由于Si原子(自间隙原子和晶格原子)扩散导致Si相的聚集长大;合金Fe、Mn、Ni、V、Mg、Cu等溶入α-Al基体,使固溶体的FS′i D值升高,增大了Si在α-Al基体中的扩散阻力增加,从而抑制初晶Si相在加热保温过程中的长大、粗化。测定了合金的拉伸性能,固溶时效后合金的室温最高强度达581MPa,200℃时强度为376MPa,300℃时强度仍达228MPa;室温时延伸率为1.8%,温度升高延伸率提高。分析了合金的强化机制,认为合金中高体积分数的弥散相和沉淀相对位错的钉扎作用,是合金强化的主要原因;挤压后细小弥散的初晶硅相同样起到了强化作用;高温条件下,位错的运动能力增强,部分沉淀相溶解是其强度降低、塑性增加的主要原因。对合金断裂行为的研究表明:室温下挤压态合金裂纹源主要出现在硅相上,热处理后合金裂纹除了出现在硅相上以外,硅相与基体之间的结合处也出现了裂纹;在高温下裂纹主要产生于第二相与基体的界面位置,Si断裂减少,第二相与基体脱离增多。