ZL702A合金因其独特的优点,被广泛用于发动机部件的制造。气缸盖作为发动机的关键部件,其服役性能对发动机的功率有举足轻重的影响,因此,需要对气缸盖的组织与性能之间的关系进行定量分析,为新一代气缸盖的生产工艺设计提供数据支撑和理论指导。本文以某型发动机气缸盖为研究对象,该型气缸盖外形尺寸较大,内部结构复杂,在铸造过程中各部位冷却速度存在较大差异,导致其内部产生铸造缺陷,组织不均匀性增加,使得气缸盖在服役过程中产生疲劳失效。本研究针对该型气缸盖频繁出现疲劳失效的现象,采用Any Casting软件,针对该型气缸盖的结构特点及浇注工艺,模拟计算了气缸盖典型部位的冷却速度,研究了冷却速度对微观组织及力学性能的定量影响,建立了微观组织与力学性能之间的定量关系,阐明了拉伸裂纹萌生及扩展机制。具体研究结果如下:对气缸盖冷却速度的模拟结果表明,冷却速度从壁型最厚部位的5.8℃/min,提升至燃烧室的10℃/min,导致其微观组织形貌出现了明显的变化,α-Al晶粒细化了23%,二次枝晶臂间距降低48%,共晶硅由沿晶界的偏聚转变为在基体内均匀分布,影响着材料的拉伸性能,试样的平均室温抗拉强度提升了19.7%,断后伸长率提升了146%。定量分析结果表明,二次枝晶臂间距与室温抗拉强度有着明显的线性关系;共晶硅偏聚面积的增加迅速削弱了材料的抗拉强度,二者之间有着显著的函数关系。室温旋弯疲劳实验结果表明,疲劳裂纹均萌生试样边缘的疏松类缺陷,随后沿着共晶组织进行扩展。对微观组织的定量分析结果显示,在加载应力较低时（≤120 MPa）,硅相越圆整、面积越小,疲劳寿命越高,且有着较为明显的线性关系;共晶硅颗粒的分布对疲劳寿命也有着定量关系。二次枝晶臂间距亦然,且二次枝晶臂间距较低时影响程度更为明显。高温（350℃）扫描电镜原位拉伸实验结果表明,由于α-Al基体与第二相之间杨氏模量的差异,在外力的作用下,两相界面处会产生应力集中,进而导致了相界脱粘或第二相开裂,可萌生大量的微裂纹,这些在共晶硅聚集区内萌生的微裂纹相互合并,使试样内部出现显微空洞,降低了试样的力学性能。裂纹尖端的共晶硅颗粒会影响其扩展,当共晶硅颗粒的位相与外加载荷呈45°角左右时,可为裂纹的扩展提供路径,裂纹沿此方向进行扩展、合并,导致试样的断裂。