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Al-Si铸造合金密度低,铸造性能优异,成型性和可焊接性好,耐磨性和抗腐蚀性优异,能够满足高质量复杂零件的制造,在汽车工业中是一种非常优良结构材料。但是由于Al-Si二元铸造合金的强度较低,且为非热处理合金,合金的应用范围受到限制。通过合金化提高Al-Si铸造合金的强度是突破其应用限制的关键。本文以Al-7%Si-0.3%Mg-0.3%Cr(wt.%),Al-7%Si-0.3%Mg-0.3%Cr-1.5%Cu(wt.%)两种铸造合金研究Cr,Mg,Cu微量合金化对于Al-Si合金结构和性能的影响。利用球差矫正电镜和HAADF-STEM技术系统地研究了合金在热处理过程中形成的各种析出相的形貌特征和原子结构。Cr元素改善了合金的断裂韧性,同时更明显提高了合金的强度。室温下,均匀化后的Al-Si-Mg-Cr合金的抗拉强度和延伸率相较于A356合金提高分别提高了70%和5%。Al-Si-Mg-Cr合金均匀化过程中共形成三种弥散相:富Cr相(?)富Cr、Fe相α(?)和Si颗粒。弥散相与基体的存在常见的位向关系,在这些位向下,两相界面保持一定共格界面关系。Mg元素产生了明显的时效硬化效果。′′相是Al-Si-Mg-Cr合金时效过程中的主要强化相。欠时效阶段,′′相的体积分数是影响其强化效果的主要因素。在过时效阶段,合金析出了一定数量的板条状B′相。Cu元素在Mg元素合金化的基础上进一步提高合金的强度。Cu的添加改变了合金的时效析出序列。Al-Si-Mg-Cr-Cu合金的时效析出序列:Super Saturated Solid Solution(SSSS)→GP zone→(?)。Cu原子在时效过程中大量偏聚在析出相与基体的界面处。欠时效阶段,Cu原子占据了′′晶胞的Si3位置。台阶结构单元随着针状析出相的粗化而增多。这种台阶结构实际上是由于析出相平移排列所产生的。针状析出相的粗化是由于析出相中的亚结构——原子配位几何体Unit T(T′)不断在析出相界面上沿着<100>(?)方向形成而实现的。