Al-Mg-Si系铝合金是典型的可热处理时效铝合金。因为具有加工时成形性好,时效硬化之后屈服强度高的特点,被认为是最具前景的汽车车身材料。如何高效率、低成本生产高性能Al-Mg-Si系铝合金是该领域亟待解决的难题。亚快速凝固冷却速率可以达到10~2-10~3K/s,是高效化生产铝合金的一种可行方法,然而,目前亚快速凝固铝合金的研究并不深入,包括亚快速凝固条件下的组织演变规律、时效行为及合金元素作用等方面不明晰,高性能亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金的工业生产受到明显限制。本文基于亚快速凝固工艺制备的Al-Mg-Si系铝合金,优化均质化热处理工艺,研究了亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金的微观组织演变,分析了亚快速凝固工艺对时效析出行为的影响,揭示出亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金的力学性能强化机制;同时发现了Ti、Zr元素可以提高亚快速凝固合金固溶淬火态组织的热稳定性,分析了Zr元素对亚快速凝固Al-Mg-Si系合金时效行为及力学性能的影响,优化出Al-0.7Mg-1.2Si-0.15Fe-0.2Zr（wt.%）合金成分,为开发高性能Al-Mg-Si系铝合金制备方案提供了借鉴,得出的主要结论有:（1）研究了亚快速凝固于常规凝固Al-Mg-Si系铝合金微观组织演变,揭示出合金第二相对力学性能的影响机制。发现常规凝固组织中Al Fe Si相尺寸粗大,Mg2Si相数量较多,同时存在大量粗大的Si颗粒,减少了参与时效过程的Si元素含量,降低合金的力学性能。亚快速凝固条件下Al Fe Si相尺寸细小、分布均匀,Mg2Si相含量显著降低,提高了合金的时效潜力。亚快速凝固组织晶粒尺寸明显细化,并没有粗大的Si颗粒存在,Si原子过饱和固溶在基体中,为后续人工时效提供更好的动力学条件。（2）研究了亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金的时效行为及力学性能强化机制,分析了亚快速凝固工艺对时效析出的影响。发现亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金固溶淬火态（T4态）屈服强度低（～133 MPa）,断裂延伸率高（～30%）,利于加工成形。常规凝固合金T4态微观组织粗大,包括难以回溶的粗大Si颗粒,降低了合金塑性及时效潜力。短时均质化的亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金人工时效后（T6态）屈服强度（～305 MPa）与断裂延伸率（～19%）均高于常规凝固合金（屈服强度为～254 MPa,断裂延伸率为～13%）。亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金过饱和固溶的Si、Mg原子加快了时效动力学,人工时效的屈服强度提升效果（增量为～170 MPa）远高于常规凝固合金（屈服强度增量为～100 MPa）。发现亚快速凝固T6试样中主要强化相β″相的尺寸细小、数量密度更高,提高了析出强化效果;在亚快速凝固合金T6态中观察到纳米尺寸（～40 nm）的Si颗粒,原因是过饱和固溶的Si原子不仅促进了β″相的析出演化,同时还会促进纳米Si颗粒的形成,有利于力学性能的提升。（3）发现Ti、Zr元素可以提高亚快速凝固Al-Mg-Si系铝合金高温固溶时的热稳定性,同时改善第二相的分布。发现了亚快速凝固条件下Zr元素的加入一方面细化了晶粒尺寸、改善微观组织分布,其形成的Al3Zr相具有高热稳定性,随着固溶时间的延长,平均晶粒尺寸可以保持在13-15μm;另一方面Zr元素的加入提高了亚快速凝固条件下Al-Mg-Si合金的强塑性,在峰时效时获得了优异的力学性能（屈服强度为～355MPa,断裂延伸率为～16%）。Zr元素提高了Al-Mg-Si合金的时效硬化响应,其机制为人工时效过程中过饱和固溶的Zr原子与基体中的Si、Mg原子等发生协同作用,加快了溶质元素析出,同时形成纳米含Zr析出相。揭示出亚快速凝固工艺可以提高Zr元素在Al-Mg-Si系铝合金中的含量使用范围。