由于Si相和Al-Cu-Ni相在高温下的耐磨性和热稳定性良好,Al-Si-Cu-Ni系合金常被用于制造发动机缸体、活塞等汽车零件。近年来,通过向铝合金中添加能够有效钉扎晶界的纳米颗粒来提升其高温性能是一种开发耐热铝合金的新思路。然而,目前商业用的Al-5Ti-1B中间合金中含有的TiB2颗粒尺寸较大,且含有能够与Si发生毒化反应的Al3Ti中间相,严重损害其（Al-5Ti-1B中间合金）调控铝硅合金的能力。因此,我们使用了燃烧合成法制备出了不含Al3Ti且生成尺寸介于50~450 nm之间的微纳米混杂尺度的TiB2/Al中间合金,以利用中间合金实现纳米颗粒在铝熔体中的引入和分散。考虑到微米尺度和纳米尺度的陶瓷颗粒在铝合金中起到的作用不同,本研究以共晶铝硅系耐热铝合金为研究对象,以内生微纳米TiB2/Al中间合金为纳米颗粒载体,加入到铝硅合金熔体中机械搅拌+超声辅助分散,实现内生纳米颗粒在铝合金熔体中的引入和均匀分散。研究了微纳米TiB2颗粒对共晶铝合金凝固行为和凝固组织的影响规律,揭示了微纳米TiB2颗粒对Al-13Si合金凝固行为及微观组织的调控机制,研究了微纳米TiB2颗粒对Al-13Si合金热处理后组织演变及力学性能的影响,研究了单一变质及复合变质对Al-13Si合金的微观组织和力学性能的影响。揭示了微纳米TiB2颗粒调控和复合变质Al-13Si合金室温和高温强化机制,本文得到以下三点创新:1.揭示微纳米TiB2颗粒对α-Al相和共晶Si相的细化机制:微纳米TiB2颗粒调控α-Al相机制:微米和亚微米TiB2颗粒能够作为有效的异质形核核心;纳米TiB2颗粒在凝固过程中更易于被固/液界面推移至晶界,对溶质扩散起到阻碍作用。微纳米TiB2颗粒在促进形核和阻碍溶质扩散两方面起到细化α-Al晶粒生长和减轻溶质微观偏析作用。但是对α-Al相的细化效率并不是随着微纳米TiB2颗粒含量的增加而增加,当颗粒含量达到0.5 wt.%后,α-Al相尺寸没有明显的变化。微纳米TiB2颗粒调控共晶Si相机制:微纳米TiB2颗粒促进铝硅共晶转变。微纳米TiB2颗粒细化作用使α-Al相由大尺寸状树枝晶转变为等轴树枝晶,枝晶间的液相区域减小,而共晶Si相只能在这些液相微区中形核生长,限制了针片状共晶Si相的形成,细化了共晶Si相。2.优化了微纳米TiB2颗粒强化Al-13Si合金最佳热处理工艺。发现纳米颗粒添加可显著降低时效处理时间,析出相更加细小弥散。揭示了微纳米TiB2调控Al-13Si合金室温和高温强韧化机制:析出相尺寸减小所带来的弥散强化;微纳米TiB2与合金的热错配强化;TiB2颗粒阻碍位错滑移的奥罗万强化;α-Al相细化的细晶强化。微纳米TiB2颗粒强化Al-13Si合金塑性提高机制:主要原因是α-Al相细化,小尺寸枝晶更利于在塑性变形过程中彼此协调变形;共晶Si相和Al-Cu-Ni相的细化,有利于减小应力集中,提高韧性和塑性。发现纳米颗粒添加可显著降低时效处理时间,析出相更加细小弥散。微纳米TiB2颗粒强化Al-13Si合金的最佳热处理工艺参数:510℃固溶8 h+水淬+165℃时效8 h。3.揭示了单一变质和复合变质对Al-13Si合金的微观组织和力学性能的影响和作用机制:揭示了Al-3P变质和Al-3P+TiB2对初生Si相的细化机制:Al-3P和Al-3P+TiB2能够使共晶点向右偏移,初生Si形核温度降低,使初生Si相不能充分生长,细化了初生Si相,同时也降低了初生Si含量;Al-3P和Al-3P+TiB2能产生异质形核核心和降低初生Si相所需形核过冷度,提高初生Si相形核率,细化初生Si。揭示了Al-3P+TiB2复合变质Al-13Si合金的强化机制:更加细小弥散的析出相所产生的析出强化;纳米颗粒对晶界钉扎作用;亚微米颗粒和纳米颗粒的奥罗万强化;细化的初生Si相对晶界的钉扎作用以及减小了裂纹的萌生倾向。Al-3P+TiB2复合变质Al-13Si合金的韧化机制:α-Al相细化,细化晶粒通过晶粒之间的协调变形减小晶界处的应力集中,增大的晶界增加裂纹的扩展路径;初生Si和共晶Si相的细化:硅相的细化减小了应力集中,降低了裂纹萌生的几率。