本文系统研究了Ge元素对Al-18Si合金组织及性能的影响,揭示了Al-18Si-xGe合金中Si(Ge)相形成与演变的规律,讨论了其组织形态与硬度的相关性；利用晶粒细化和快速凝固技术对Al-Si-Ge合金的物相形貌进行了控制和改善；研究了Sn元素对Al-Si-Ge合金的凝固特性、微观组织及硬度的影响,分析了该合金作为中温铝钎料的可行性。主要研究内容如下：(1) Al-18Si-xGe合金微观组织及硬度的演变规律Al-18Si-xGe合金中,Ge含量(≤10%)较低时,形成a-A1、初晶Si、共晶Si、共晶Ge等物相；Ge含量(约60%)较高时,形成含有Si与Ge的初晶固溶体、a-A1、共晶Ge物相。研究发现,Ge的引入,能显著改善Al-18Si合金的微观组织,适量Ge可使共晶Si更加细小；在初晶相与共晶相中Ge与Si可以互相固溶,形成连续固溶体。随Ge含量的增加,合金的初晶反应温度升高,共晶反应温度降低。当Ge含量由0增加到10%时,合金的宏观硬度和共晶组织的显微硬度均有所提高,而初晶Si的显微硬度先降低后升高,这主要是由于Ge相的硬度低于Si相,以及Ge固溶于Si中导致其晶格畸变两方面因素的共同作用。(2)AlP对Al-Ge及Al-Ge-Si合金中初晶相的细化作用与机理过共晶Al-70Ge合金中,初晶Ge呈现带有尖角的粗大板块状,加入0.2%的A1-3P中间合金后,初晶Ge由230μm左右被细化至约40μm,形貌也更加规则；A1-3P合金亦能显著细化Al-Ge-Si合金中的初晶Si(Ge)固溶体,改善其组织形貌。究其机理,AlP与Ge的晶格错配度为3.85%,与Si(Ge)固溶体的错配度(≤5%)也较低,初晶Ge和初晶Si(Ge)固溶体均以AlP作为异质形核衬底从而依附其形核长大。(3)快速凝固Al-Si-Ge合金微观组织的研究快速凝固使Al-Si-Ge合金的微观组织明显改变,初晶相呈形貌规则的细小块状,共晶Si和共晶Ge由针状或鱼骨状变成条带状或球状,尺寸由微米级减小至纳米级。而Al-18Si-10Ge合金组织变化更为特殊,初晶Si与共晶Si明显分离和偏聚,初晶Si易在氧化膜较稀薄的区域富集,共晶Si更倾向于在氧化膜较厚的区域生成。Al-18Si-xGe(x≤10)合金的相组成在快速凝固后有所改变,Ge并未如普通凝固下那样形成共晶Ge相,而是以完全固溶的方式均匀地分布于合金中。其中原因一方面与合金液态下的原子团簇有关,Si-Si团簇以及Si-Ge异类原子团簇均比Ge-Ge团簇更易存在,另一方面,是由于快速凝固中固液界面移动速度过快,溶质Ge原子来不及充分扩散,使更多的Ge溶入固相。(4)Sn对Al-Si-Ge合金微观组织及性能的影响制备了Al-9Si-15Ge-xSn合金(x=0,2,5,10),随着Sn的加入,合金中出现了共晶Sn相,分布在共晶Si与共晶Ge的外围,共晶Si尺寸呈先减小后增大的趋势。Sn可以在Ge中少量固溶,而在Si中几乎不固溶,共晶反应中三者的析出顺序依次是共晶Si→共晶Ge→共晶Sn。当Sn含量增加时,合金的液相线温度先降低后升高,固相线温度呈降低趋势；合金的硬度逐渐降低,而对6061合金的铺展润湿性增加。从组织与性能综合评估,Al-9Si-15Ge-5Sn合金可以应用于新型中温铝钎料的开发。