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合金材料最终的机械服役性能取决于材料的微观组织形貌,为了获得综合服役性能优良的合金材料,工业生产中通常采用特定的熔体处理技术来改善合金材料的组织。铝硅合金依靠其诸多优良品质成为当代使用最为广泛的一类铝合金材料,需求量不断增大的同时,对于合金材料品质的把控也不断提升,催生出各种用以调控铝硅合金内部组织的处理手段。对于过共晶铝硅合金而言,粗大的初生Si相会严重破坏合金材料的综合机械性能,采取向合金熔体中添加特定的中间合金的方法能够起到调控Si相尺寸和形貌的效果,是目前生产中使用最为高效经济的调控手段。其中绝大部分中间合金的作用机理是通过向熔体中引入异质衬底核心从而达到孕育细化Si相的目的。本课题创新地研制开发了一种新型Al-Mn中间合金,并通过系统实验探求其对A丨-15Si合金中Si相成核生长的影响。通过X射线衍射、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)等方法对研制的Al-Mn中间合金的微观组织特点和凝固行为进行表征,并利用第一性原理分子动力学计算软件VASP对Al-Mn体系的结构因子进行模拟计算研究,发现Al-Mn中间合金在升温过程中随着固体的熔化,熔体中会出现局部有序的(AlMn)团簇结构。通过大量系统的孕育实验研究了 Al-Mn中间合金对于Al-15Si中Si相的细化效果并确定其最优的孕育工艺参数。在添加1%的Al-Mn中间合金并孕育保温30min时可达到最优孕育效果,初生Si的平均尺寸由～110μn降低至～20μm,且形态更为圆整规则。通过分析凝固曲线与对比实验分析发现Al-Mn中间合金的作用机制不同于传统的异质形核孕育剂,并结合HRTEM实验中发现的高密度纳米颗粒提出了团簇辅助结晶机制。纳米颗粒的出现与熔体中(AlMn)团簇的存在有直接的关系,(AlMn)团簇在熔体中可以诱导形成硅相前驱体从而促进Si相成核。课题进一步研究了 Al-Mn中间合金协同含Sr变质剂对Al-15Si进行双重变质的效能。经双重变质后的组织中共晶Si由尖锐的层片状转化为致密的珊瑚状,与此同时初生Si的尺寸也得到了明显的控制,材料拉伸性能整体提升到较高的水平。最优的双重变质工艺是:先对Al-15Si熔体添加Sr变质处理保温10min后再添加1%Al-Mn中间合金继续保温30min。