AlCuFe系准晶具有无毒、价廉、性能优异等特点而备受关注。尽管目前关于三元准晶合金的制备工艺已趋于成熟,但四元准晶合金研究还存在设计组分较为单一、价电子浓度对准晶影响不明确等问题。本文选择经典Al65Cu20Fe15准晶成分合金作为基础组元和对照组,通过改变价电子浓度,设计Al65Cu20Fe15-xSix（x=1,5,9）、Al65Cu20Fe15-xMnx（x=1,5,9）和Al65Cu20Fe15-xCrx（x=1,5,9）三种合金体系,通过普通铸造法及电弧熔炼法进行制备;借助OM、SEM、TEM、DSC、XRD、纳米压痕、热机械分析等分析测试手段研究所制备的四元准晶合金微观组织、力学性能及热膨胀性能,得到以下主要结论:普通铸造法制备的AlCuFeSi合金价电子浓度在1.91、2.15时,可以生成准晶,以I相为主,平均粒径在0.4～0.5μm。DSC曲线显示,AlCuFeSi四元准晶合金在冷却过程中,为β相、准晶相、Al2Cu相依次析出。通过面积法计算出价电子浓度2.15时,准晶形成量最大,为51.1%。普通铸造法制备的AlCuFeMn合金中,当Mn元素添加量在1 at.%、5 at.%时,生成的准晶相包括I相和Al65Cu20Fe10Mn5相。添加1 at.%、5 at.%的Mn元素有利于准晶相的细化,准晶相平均粒径在0.2μm。DSC曲线显示,AlCuFeMn准晶合金在冷却过程中,972℃时β相析出,降至868℃准晶相析出。面积法计算出Mn的添加量为5 at.%时,可获得准晶含量最高值52.46%。电弧熔炼法制备的AlCuFeCr合金价电子浓度在1.76、1.80、1.84时,均有准晶相生成,准晶相包含准晶I相和Al65Cu20Fe10Cr5相两种。AlCuFeCr四元准晶合金中准晶相的平均粒径约为0.6μm。DSC冷却曲线显示,AlCuFeCr四元准晶合金在冷却过程中,λ相、β相、准晶相分别在1010℃、971℃、806℃析出。AlCuFeCr准晶合金在价电子浓度1.76时,获得准晶相含量最大值为87.22%。AlCuFeSi合金、AlCuFeMn合金和AlCuFeCr合金的对比研究表明:AlCuFe系合金中添加半金属元素Si,虽然也可以获得较高准晶量的生成,但微观组织中极易出现缩松缩孔等缺陷,导致力学性能与热膨胀性能无明显增强。随着金属元素第四组元Cr或Mn添加量增大,组织中准晶相由I相转变为四元准晶化合物Al65Cu20Fe10Cr5、Al65Cu20Fe10Mn5相;由于准晶相的生成额外消耗Fe元素而使得λ相含量减少;λ相分解释放出的Al、Cu元素会与基体中Al Cu相结合生成Al2Cu、Al2Cu3相。添加量为1和5at.%的AlCuFeMn和AlCuFeCr准晶合金在硬度与弹性模量提高的同时热膨胀系数降低。对比AlCuFe三元准晶合金,AlCuFeMn和AlCuFeCr准晶合金硬度和弹性模量最高为13.99GPa和196.04GPa,分别增加112.6%和94.6%,热膨胀系数最高可降低51.26%。添加Mn、Cr元素的准晶合金在力学性能上大幅增强,归因于准晶相的细化与准晶含量的增大。低热膨胀系数的Cr元素添加使得Al65Cu20Fe6Cr9合金时获得低热膨胀系数极值,这与混合率法则预测保持一致。