高硅铝合金因比重小、强度高、热膨胀系数低和耐磨性能好等优点在汽车、电子封装和航空航天等领域具有广阔的应用前景。其优异的性能主要取决于合金组织中Si相的大小、形貌和分布状态。本文针对高硅铝合金Si相细化存在的难题,以A120Si4Cu合金为目标成分,采用了快速冷却、变质、热处理和轧制等工艺方法改善合金组织形貌。配合OM、SEM、EDS、XRD等主要测试手段,研究了不同制备工艺对A120Si4Cu合金组织和性能的影响。研究结果表明,增大冷却速率能够有效细化A120Si4Cu合金组织中的初生Si相且能够显著提高合金的抗拉强度。未变质条件下,冷却速率由11.75°C/s增大至172.94℃/s时,合金的初生Si平均尺寸由98.63μm细化为41.32μm,抗拉强度则由113MPa提高到了192MPa。变质处理结果表明,在P添加量为0.08%,变质时间为80min的最佳变质工艺条件下,合金初生Si平均尺寸可由55.26μm细化至12.65μm,抗拉强度则由183MPa提高到了255MPa。A120Si4Cu合金在未变质和最佳P变质工艺条件下,组织中的初生Si平均尺寸D与冷却速率V之间的数学关系分别为:D=220.95*V-1/3和D=57.11*V-1/3。这表明,在相同冷却速率下,P变质能够显著细化合金的初生Si晶粒。说明即使是在快冷条件下也有必要对合金进行P变质处理。热处理结果表明,在525℃固溶3h+175℃时效9h的最佳热处理工艺条件下,A120Si4Cu合金组织中的初生Si相尖角钝化,共晶Si相由长针状转变为短杆状、等轴状,块状的θ相则固溶析出形成弥散的强化相;同时,合金的抗拉强度可由未热处理时的255MPa提高至350MPa。轧制处理结果则表明,在525℃保温3h+轧制变形量为10%的最佳热轧工艺下,合金组织中的初生Si相圆整化,共晶Si相由长针状转变为麻点状,不规则的θ相则转变为点状的强化相均匀地分布在α-Al基体中;此时,合金的抗拉强度由未热轧时的255MPa提高到了297MPa。摩擦磨损试验结果表明,增大冷却速率、P变质处理、热处理和轧制工艺处理都能在一定程度上提高A120Si4Cu合金的耐磨性能,使合金的磨损率、平均摩擦系数以及摩擦系数地波动性都相对减小。在摩擦磨损试验过程中,A120Si4Cu合金以剥层磨损、磨粒磨损为主,同时还存在粘着磨损和氧化磨损。