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调整并控制铝合金中Mg、Si元素含量,可以使原位反应生成的初生Mg2Si相作为增强相,显著提高铝合金的力学性能。但传统熔铸法制备的过共晶Al-Mg2Si合金中,初生Mg2Si相易生长为粗大枝晶状,在其尖角处易引起应力集中,割裂基体,从而降低合金的性能。细化变质处理因其成本低廉、操作方便,被广泛用于改善初生Mg2Si的相貌和尺寸。同时,借助第一性原理计算方法可以对材料进行更微观尺度的研究。本文采用试验和计算相结合的方法,以过共晶Al-20%Mg2Si合金为研究对象,通过在合金熔体中加入Sr、P变质元素,改善合金中初生Mg2Si的尺寸和形貌;并结合第一性原理方法,计算Sr、P原子在Mg2Si不同晶面的吸附能,建立AlP/Mg2Si异质形核界面及衬底AlP与Mg、Si原子之间的吸附模型,并计算界面结合能和电子结构性质,从微观尺度探讨形貌演变和异质形核机制。试验结果表明,加入Al-Sr、Al-P中间合金后,初生Mg2Si相由枝晶状转变为规则多面体形貌,且尺寸均有所减小:经Sr变质后,初生Mg2Si转变为立方体;经P细化变质后,初生Mg2Si形貌转变成规则的八面体或平截八面体形状。利用第一性原理方法,通过计算Sr、P元素在Mg2Si不同晶面时的吸附能,发现Sr元素选择性吸附在Mg2Si{100}晶面,抑制该晶面的生长速度,使Mg2Si逐渐转变为立方体形貌;P原子在Mg顶位时,也更容易吸附在Mg2Si{100}晶面,而当在Si顶位时,P原子更倾向于吸附在{111}面,抑制Mg2Si沿<111>晶向的生长速率。另一方面,试验表明Al-P中间合金中存在的AlP可作为初生Mg2Si的良好形核衬底,计算分析了错配度较小的AlP（331）/Mg2Si（110）、Al终止AlP（100）/Mg2Si（211）和P终止AlP（100）/Mg2Si（211）三种异质形核界面结构。界面结合能计算结果表明三种界面结构均可稳定形成,且P终止AlP（100）/Mg2Si（211）界面具有最大的界面结合能;通过计算电子性质,表明P终止AlP（100）/Mg2Si（211）界面间原子的结合强度明显高于其它两个界面。通过计算Mg、Si原子在异质形核衬底AlP上堆垛吸附能发现,Mg、Si原子倾向优先吸附堆垛在P终止的AlP（100）表面和AlP（331）表面Al顶位。