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本文以过共晶Al-20wt.％Si合金为研究对象，通过添加不同含量的P和RE对合金进行复合变质处理，找出P-RE复合变质对合金的微观组织和性能的影响规律，并对合金的变质机理和强化机理进行了初步的探讨。研究结果表明：P对过共晶Al-20wt.％Si合金中的初晶硅有明显的变质细化作用，使初晶硅由典型的板块状变为颗粒状且棱角钝化；当P含量为0.08wt.％时，初晶硅具有最佳的变质效果，初晶硅平均尺寸从未变质的66.4μm下降到28.4μm；但P过量时又会使初晶硅粗化。通过DSC曲线分析发现，变质后初晶硅的结晶温度比未变质时高10℃左右，在相同的冷却工艺下，初晶硅结晶时的过冷度增大。P对初晶硅的变质作用归因于AlP的异质形核作用和P引起的初晶硅结晶温度的升高。P-Sr和P-Sb复合对过共晶Al-20wt.％Si合金进行变质时，均发生了强烈的相互作用，不能同时细化合金中的初晶硅和共晶硅，然而P-RE复合对过共晶Al-20wt.％Si合金中的初晶硅和共晶硅均有良好的变质作用，是一种有效的复合变质剂。P-RE复合变质后，过共晶Al-20wt.％Si合金中的初晶硅尺寸明显减小，由板块状变成颗粒状且棱角钝化，同时共晶硅也由长针状变成了纤维状。当加入0.08wt.％P和0.9wt.％RE时初晶硅变质效果最佳，平均尺寸从未变质的66.4μm细化到23.3μm；当加入0.06wt.％P和0.6wt.％RE时共晶硅的变质效果最佳，平均尺寸从未变质的8.34μm细化到5.22μm，圆形度从未变质的0.41提高到0.58。P对RE变质共晶硅具有一定的抑制作用，原因在于变质后的合金中生成了微量的CeP，减少了变质共晶硅的有效RE含量。P-RE复合变质后，过共晶Al-20wt.％Si合金的室温、高温力学性能和耐磨性能得到明显的提高。当加入0.08％P和0.6％RE时，合金的性能最好。室温下，抗拉强度从未变质的256 MPa提高到306 MPa，伸长率从0.35％提高0.48％；高温下，抗拉强度从未变质的140 MPa提高到187 MPa，伸长率从0.84提高到1.58；在相同的磨损条件下，合金的磨损失重量也从未变质的5.2mg降低到4.225mg。合金性能提高的原因在于P-RE复合变质对合金中初晶硅和共晶硅具有良好的复合变质效果，从而增强了Si相在外力作用下的断裂抗力及其与基体的结合强度。