近共晶和过共晶Al-Si系合金以其铸造性能好、综合力学性能高、热膨胀系数低、导热性好等优点，成为制造活塞、汽缸等汽车零部件理想的轻量化材料。然而，粗大板块状的初晶β-Si相和针片状的共晶β-Si相（β-Si相以下简称为Si相）形态是降低其力学性能的主要因素。工业生产中常采用变质处理来改善Si相形态，从而提高拉伸性能。但目前Si相形态（包括Si相形貌、尺寸及分布等）对硬度、耐磨性等其它力学性能的影响规律尚缺乏系统研究。基于此，本文以近共晶Al-13Si和过共晶Al-25Si二元合金为主要研究对象，采用P、Sr变质处理Al-13Si合金分别获得过共晶/亚共晶组织特征形态;通过加P等熔体处理，使Al-25Si合金中初晶Si相呈不同尺寸及分布形态。研究了在成分一定的前提下，Si相形貌、尺寸及分布等变化时，Al-13Si和Al-25Si合金宏观硬度、拉伸性能以及摩擦磨损性能的变化规律;分析了硬度、耐磨性能等力学行为对Si相形态敏感性差异及其成因;研究了Ca元素对P变质或细化的抑制作用机理，提出了一种高效环保的除Ca新工艺。　　本文主要研究工作如下:　　(1)近共晶Al-13Si合金Si相组织形貌及分布与力学行为的相关性研究发现，在室温条件下，当化学成分一定时，调控Si相形貌及分布并不能使Al-13Si合金的硬度发生明显变化，表明硬度对Si相形貌及分布不敏感。但Si相形态却显著影响拉伸性能和耐磨性能:合金经Sr变质处理后，α-Al基体与共晶Si相界面结合关系得到显著改善，拉伸强度达到205MPa，相比P变质处理提升23％左右，延伸率由1.03％提高至3.48％;摩擦磨损试验中合金的磨损量也较P变质的少，尤其是在高载荷(120N、150N)条件下，合金的耐磨性更好。与之相反，在高温(350℃)条件下，P变质后合金中Si相分布相对更均匀，变形更协调，合金拉伸强度更高，达到72MPa，延伸率为7.4％;摩擦系数变化更为平稳，耐磨性更佳。以上结果表明，合金拉伸性能和耐磨性均对Si相形貌及分布比较敏感。　　(2)过共晶Al-25Si合金初晶Si相尺寸与力学行为的相关性室温条件下，将Al-25Si合金初晶Si平均尺寸由200μm细化至15μm左右时，拉伸强度由99MPa提高至152MPa，比未细化时提高53％，延伸率由0.65％提高至0.94％;同样地，摩擦磨损试验中合金在高载荷条件下磨损量也明显减少，合金的耐磨性得到提升。但硬度值仍与细化前几乎保持一致，其它几组过共晶Al-Si合金的硬度值也反映了类似的规律。这说明Al-Si合金的室温硬度与Si相形貌、尺寸及分布变化无关，主要取决于Si的体积分数。高温(350℃)条件下，初晶Si相的细化同样有利于合金拉伸性能和耐磨性的提高:拉伸强度由66MPa提高至69MPa，延伸率由0.4％提升至2.7％;摩擦系数变得更加稳定。　　(3)杂质Ca对P变质或细化的抑制作用机理与除Ca新工艺　　系统研究了Ca和P元素在Al-Si熔体中的相互作用，分析了Ca添加量对P变质Al-13Si合金组织形态的影响，揭示了Al-Si-Ca-P合金系中Ca的存在形态，发现其主要以Ca3P2形式存在，其次为Al2Si2Ca。　　利用Ca与P亲和力极强这一特性，提出了一种除Ca新工艺，即通过加入Al-P中间合金与铝合金熔体中的Ca反应使之以富钙化合物的形式除去。该工艺简便、高效、环保，可使合金中的Ca含量降至10ppm以下。