活塞铝合金材料具有良好的高温强度、抗高温蠕变性、低的线膨胀系数、尺寸稳定性、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等特点,广泛应用在发动机中。由于活塞长期在高温高压环境中工作,疲劳破坏现象时常发生。为了研究其疲劳破坏机制,本文选择三种活塞铝合金(热处理前后的单铸材料和热处理后的构件本体材料)为对象,进行室温、350℃和425℃的拉伸和疲劳实验,分别研究其微观组织、不同温度的拉伸、疲劳性能和断口特征,最后系统分析拉伸性能和疲劳性能之间的关系及其对应的断裂机制。实验结果表明:原始态构件本体材料各相均比单铸材料粗大;热处理单铸材料较热处理前各相组织有所细化。拉伸后,构件本体材料在350℃和425℃出现Mg2Si相;单铸材料出现MgSiCuNi-Aluminide相。对单铸材料和构件本体材料各相组织进行了定量分析,随着大块初生硅数量的减小,材料的抗拉强度有所提升。疲劳后,构件本体材料在大块状的初生硅上发生开裂,而单铸材料中没有发现该现象。对于拉伸性能,随着温度的升高,构件本体材料和单铸材料的抗拉强度降低,而延伸率增大;无论在室温下还是在高温下,单铸材料的抗拉强度和延伸率均高于构件本体材料;热处理后单铸材料室温的抗拉强度高于热处理前,但塑性却不如未热处理单铸材料。构件本体材料在屈服阶段,初生硅处出现开裂,随着裂纹的继续扩展和小裂纹的汇合,裂纹到达一定尺寸便发生断裂;单铸中有大量的空洞缺陷,在屈服阶段,裂纹在铸造缺陷处萌生,随后继续扩展,遇到孔洞后扩展加速,到达一定尺寸发生瞬间断裂。对于疲劳性能,随着温度的升高,构件本体材料的疲劳强度降低,抗拉强度的降低比疲劳强度的降低更明显;室温下单铸材料疲劳强度比构件本体材料高;热处理工艺并没有使疲劳强度得到提高,简单提高抗拉强度不能提高疲劳强度。构件本体材料和单铸材料裂纹源均在近表面的铸造缺陷处。构件本体材料疲劳裂纹总是从初晶硅和块状富铝相处开裂扩展;单铸材料不在这些位置开裂,而是倾向于大量的孔洞缺陷,裂纹萌生后继续扩展遇到孔洞后裂纹扩展加速,加之小裂纹的汇合,裂纹到达一定尺寸便发生断裂。抗拉强度与疲劳比呈线性关系,抗拉强度与疲劳强度呈二次关系。通过对活塞铝合金微观组织、拉伸、疲劳性能和机制的研究,为活塞材料的工艺研究性能改善提供参考,为提高材料力学性能以及构件的安全使用提供参考依据。