Al-Si系铸造铝合金因具有热膨胀系数小、耐磨性好和密度小等优点而广泛应用于航空、电子、汽车等工业中,然而,在Al-Si系铸造铝合金的显微组织中有大量的粗大板条状初晶硅和针尖状共晶硅,且α-Al枝晶粗大,这严重影响了铸件的机械加工性能、力学性能。另外,颗粒增强铝基复合材料是一种新型的高性能材料,然而陶瓷颗粒与铝基体的润湿性较差,不能均匀的分散在基体合金中,提高陶瓷颗粒与铝基体之间的润湿性对复合材料性能的改善有重要的研究意义。本课题主要对稀土Yb和Al₂O₃的润湿性在Al-Si合金中的应用与性能进行研究。采用热分析、光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜研究了添加Yb对Al-10Si合金的凝固行为、显微组织和硅孪晶现象的影响。结果表明:与基体合金相比,随着Yb含量的增加,Al-10Si合金凝固时的三个特征温度:形核温度、最低温度和生长温度降低,Yb变质合金的冷却曲线显示出明显的复辉现象。当Yb含量为0.7 wt.%时,变质合金有最大的复辉值,值为2.3℃。Yb变质合金中共晶硅的三维形貌由粗大的板条状转变为具有许多细小纤维结构的蜂窝状。在1.0 wt.%Yb变质合金中观察到了Al-Si-Yb的金属间化合物。同时,X射线衍射分析和透射电镜结果表明,Yb变质合金的平均孪晶间距为18-46.2nm。随着Yb含量的增加,共晶硅的平均孪晶间距增大。当Yb含量增加到0.7wt.%时,共晶硅的平均孪晶间距达到18nm,这促进了孪晶的形成和共晶硅的细化。采用化学镀方法对Al₂O₃粉体进行表面处理,通过X射线衍射、扫描电镜对制备的复合粉体进行显微分析,并且通过高温高真空接触角测量仪研究镀覆颗粒对Al₂O₃/Al-Si合金润湿性能的影响并探讨润湿性能改善的机制。结果表明:Al₂O₃粉体表面成功的镀上了一层致密的金属Ni层,扫描电镜和EDS能谱分析表明Ni层紧紧的包裹在Al₂O₃粉体表面。镀镍后复合粉体的X-Ray衍射分析表明,只有Al₂O₃和Ni两种物质的衍射峰存在,并没有其它物质的衍射峰产生。分析Al-Si合金对Al₂O₃陶瓷基板的的接触过程可以得出,经过化学镀Ni后,Al-Si合金对Al₂O₃陶瓷基板的接触是润湿的,在高温状况下镍与合金表面的氧化膜发生固相反应生成了一种铝酸镍尖晶石（NiAl₂O₄）的化合物使合金表面的氧化膜破裂,同时也促进了熔融合金的流动性,从而降低了体系的界面张力,提高了Al₂O₃-Ni/Al-Si体系的润湿性。1373K（1100℃）温度下保温时间对镀覆Ni后Al₂O₃与熔融Al-Si液滴的润湿性有显著的影响。镀覆Ni前后Al₂O₃与熔融Al-Si液滴的接触角随保温时间的增加,接触角都有一段时间是迅速下降的,随着时间的增加,熔融液滴继续铺展润湿角又继续减小,最后接触角基本保持不变,说明在高温环境下保温有利于合金表面的氧化膜破裂,利于接触角的减小。另外由于镍存在于陶瓷颗粒中,从一定程度上会降低固/液界面能也使得陶瓷颗粒对铝硅合金的润湿性得到改善。经过化学镀处理过的Al₂O₃颗粒在复合材料中均匀分散,这就意味着经过化学镀Ni处理过的Al₂O₃颗粒在复合材料中有良好的分散性。由压缩应力应变曲线图可以观察出,三种不同复合材料的压缩强度分别为417.2MPa、474.4MPa、514.2MPa,延伸率分别为32%、34%、35%,这说明在同等应变条件下,Al₂O₃颗粒的加入使得基体合金的塑性变形在外载荷下有很好的协调性,进而促使抗压性能的改善。