活塞作为发动机上的重要构件,担负着动力传输的重要任务。Al-Si合金以其较高的比强度及较好的尺寸稳定性,在活塞材料中已逐步占据了统治地位。其性能的每一次提高都必将伴随着机动车的一次“速度革命”。脉冲电场细晶凝固技术始于国外,近些年在国内得到了快速发展。其所能作用的材料及其范围不断扩大,理论研究也不断深入,有望在不久的将来进行大规模工业应用。然而为了提高Al-Si合金的高温及耐磨性能,通常大量增加合金中Si的含量,因此使得合金凝固组织中的共晶Si、初生Si的形态和分布不合理,而且当加入变质剂时又易带来污染、过变质及合金成分不准确等一系列问题。本文针对上述问题,制备了三种不同成分的Al-Si活塞合金试样,且对每种成分合金试样在不同过热度下进行了电脉冲处理(PECT)实验。并采用金相观察、SEM及EDS分析手段,对PECT前后及不同温度PECT下试样的凝固组织进行了分析,主要包括晶粒组织及第二相的形态、分布等。最后对合金试样的相关力学性能进行了测试。结果表明:PECT能显著细化Al-Si活塞合金组织,使得含Si量小于12.6wt%合金晶粒尺寸减小;含Si量大于12.6wt%合金的一次枝晶臂间距(PDAS)的大小与PECT温度相关;合金凝固组织中初生Si、共晶Si及第二相的形态、分布特征在PECT前、后变化明显;结合对合金试样进行的强度、塑性及显微硬度的力学性能测试结果,得出了PECT对Al-Si活塞合金的最佳处理工艺。运用热力学上关于正规溶液模型的假设,将Al-Si活塞合金熔体近似为Al-Si二元体系。根据Al-Si二元系固液两相的平衡条件,基于电脉冲孕育观点,分析了脉冲电场引起的熔体中组元相互作用能的变化对其发生固液相变时吉布斯自由能变化的影响。并结合脉冲电流提高形核率观点,解释了PECT后Al-Si活塞合金组织中初生Si、共晶Si在形貌、分布上变化的原因。