相比于通常使用的钢铁材料,铝合金因具有质量轻、比强度高、耐蚀性和成型性好、成本低及可重复回收利用等优点,广泛应用于交通运输、航天航空、兵器工业和电子电气等领域。通过原位结晶法制备的Mg₂Si颗粒增强铝基复合材料,具有界面洁净无污染、热稳定性好、与基体相容性好、高比强度、高比刚度以及制备成本低等优点,已成为铝基复合材料中的一个重要发展方向,具有广泛的应用。但传统铸造工艺制备的初生Mg₂Si相通常为分布不均匀的粗大树枝晶,共晶Mg₂Si相呈汉字状,使铝基体变得不连续,这会严重割裂铝基体,成为裂纹源,从而削弱了Al-Mg-Si合金的力学性能,阻碍了这种材料的应用。为改善Mg₂Si相的形貌、大小及分布,科研工作者常用的办法是变质及热处理。已有研究表明通过添加单一合金元素及两种合金元素均能对初生Mg₂Si相产生细化效果,进一步的固溶和时效处理可钝化多边形初生Mg₂Si相的尖角和改善汉字状共晶Mg₂Si相的形貌。总的来说,只要选择合适的复合变质剂,其变质效果通常优于单一变质剂,所以为了更好地改善内生颗粒增强铝基复合材料中Mg₂Si相的尺寸和形貌,今后的研究将集中在复合变质上。因此,本论文研究了Bi-Sb复合变质、Cu-P变质及热处理对Al-20wt.%Mg₂Si复合材料的组织和力学性能的影响,并探究了其中的机理,其目的是为了找到改善Al-Mg₂Si复合材料中Mg₂Si相的简便有效的处理工艺。研究结果总结如下:（1）在Al-20wt.%Mg₂Si复合材料中单独添加0.2wt.%Bi或2wt.%Sb,均能使初生Mg₂Si相由粗大树枝晶转变为多边形颗粒,平均尺寸由¹30.85μm分别降至²1.30μm和²0.46μm,且它们均使汉字状共晶Mg₂Si相的片层间距缩小;试验材料的布氏硬度值由HB 94.53分别提升至HB 123.11和HB 128.10;（2）Al-20wt.%Mg₂Si复合材料经0.2wt.%Bi-2wt.%Sb复合变质后,初生Mg₂Si相尺寸降至¹0.21μm,使得布氏硬度值增至HB 130.25,极限抗拉强度和延伸率分别由未变质的216.41MPa和1.51%增至257.24MPa和2.11%。Bi-Sb复合变质的变质机理是优先生成的Mg₃Sb₂及AlSb化合物作为初生Mg₂Si相的异质核心,细化了增强颗粒尺寸;而Bi元素吸附于Mg₂Si相特定晶面,抑制了其优先生长,改善了增强颗粒形貌;（3）经6.9wt.%Cu-P变质处理后,Al-20wt.%Mg₂Si复合材料中初生Mg₂Si相由⁸2.80μm降至⁸.95μm,使得其布氏硬度、极限抗拉强度和延伸率都有所提升,分别为HB 155.53,227.36MPa和1.74%。其变质机理是AlP的优先形成使得初生Mg₂Si异质核心增多。此外,初生Mg₂Si立体形貌由树枝晶转变为截断八面体。但Cu-P含量的增加使得更多Al₂Cu脆性相生成,导致合金力学性能提升程度不够大;（4）固溶处理进一步改善了未变质、Bi-Sb复合变质、Cu-P变质Al-20wt.%Mg₂Si复合材料的组织,其中初生Mg₂Si相的棱角变得圆整,共晶Mg₂Si相由汉字状变为短棒状和圆点状,从而优化了试验铝合金的显微组织,提升了其力学性能;（5）T6（500℃/24h+215℃/6h）处理不仅使Cu-P变质Al-20wt.%Mg₂Si复合材料的初生及共晶Mg₂Si相得到改善,还使沿晶界分布的网状Al₂Cu相变得分散,提升了试验合金拉伸性能,分别为241.35MPa和2.38%。Al基体的显微维氏硬度由固溶处理后的HV 64.17增至T6处理后的HV 89.75,提升了39.85%。