过共晶铝硅合金与普通钢铁材料相比具有密度小、比强度高、热膨胀系数低、耐磨损等优点,被广泛用于航空航天、汽车、高速列车、建筑、电子产品等领域。但是随着硅含量的增加,过共晶铝硅合金中存在的形貌粗大初晶硅,长针状共晶硅,严重的割裂了基体,降低了过共晶铝硅合金的机械性能。因此,开展增强过共晶铝硅合金机械性能研究极具意义。论文研究的主要内容和结论如下:本课题主要研究在过共晶Al-20Si合金中添加金属元素Mg、Ti、Mn、Cu、Ni、Bi,细化变质剂Al-P、稀土元素Ce和La后的过共晶多元Al-20Si合金,通过改变Ni、Bi两种金属元素在合金中的含量,并将合金经过T6热处理,研究合金中组织形貌的变化对合金机械性能的影响。利用AFT-DC130光学显微镜,观察过共晶多元Al-20Si合金的金相组织。实验结果证明Bi元素对经过变质处理后合金中的初晶硅影响不大,但能够使合金中的共晶硅发生球化现象。Ni元素不仅可以使共晶硅细化,还能够与多元合金中的其他金属元素结合形成网状、长条状等不规则形状,经过XRD分析可知为A13Ni、A17Cu4Ni等富Ni相金属化合物。利用HVS-5维氏显微硬度计,测试过共晶多元Al-20Si合金的硬度。结果表明随着Bi含量的增加,合金的硬度呈逐渐减小的趋势;而随着Ni含量的增加,合金的硬度呈现逐渐增加的趋势。利用YDX-Ⅲ9702压电式测力仪测量轴向切深ap分别为0.4～0.8mm,进给量f为100～300mm/min,主轴转速n为470～650r/min条件下合金的切削力。结果证明合金的切削力随着Ni含量的增加呈现先增加后减小得趋势,合金的表面粗糙度则随着Ni含量的增加而降低。通过对Ni含量为0.8%和1.2%的两组实验合金的切削力进行计算,得出合金切削力通用公式中的系数。Ni含量为0.8%和1.2%的两组实验合金切削力通用公式如下:Ni 含量为 0.8%: F=9.8. ..B.Z (单位/N)Ni 含量为 1.2% : F=9.8 . . . B . Z (单位/N)利用MMW— 1A组态控制万能摩擦磨损试验机,在试验力45N,转速300 r/min,持续时间为10 min条件下进行干摩擦磨损实验,然后用BS124S型天平称量合金失重。结果表明,由于Bi元素具有自润滑作用,随着Bi的质量百分数从0.0%增加到1.5%后,合金的摩擦系数从0.74下降到0.58,磨损量从2.8mg减小到2.3mg。随着Ni的百分含量从0.4%增加到1.2%后,合金的硬度增加,合金的摩擦系数从0.74下降到0.52,磨损量从2.8mg减小到2.1mg,磨损机制由黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损,合金的耐磨性能提高。