Al-Si-Mg铸造合金具有铸造流动性好、气密性好、比强度高、耐腐蚀性高、抗疲劳性好等优点。以Al-Si-Mg为基础的铸造合金是当前汽车全铝发动机的主要应用材料之一,当工作温度达到200^℃及以上合金中的β″主强化相将逐渐失去稳定,从而失去强化作用,导致合金材料的服役寿命缩短。Al-7Si-0.3Mg铸造合金中添加微量过渡元素Hf可以形成一种高温稳定的Si-Hf沉淀强化相,该析出相的形成将大幅度提高合金的高温抗蠕变性能,系统开展这类高温稳定相的研究为设计和开发新一代汽车发动机用耐高温铝合金材料提供理论指导和技术支持。本论文以Al-7Si-0.3Mg铸造合金为基础合金,设计了一组添加Zr和Hf元素的Al-7Si-0.3Mg-Zr/Hf/Zr+Hf铸造合金,主要采用聚焦离子束/电子束双束系统（FIB/SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）结合能谱分析（EDS）等材料表征和分析技术、硬度测试、DSC热分析、高温拉伸测试、高温疲劳测试和高温蠕变测试,结合第一性原理计算及近似重位点阵（NCS）理论等理论分析,系统的研究了（1）Zr和Hf元素的添加对Al-7Si-0.3Mg铸造合金中初生相的影响;（2）Zr和Hf元素的添加对Al-7Si-0.3Mg铸造合金中析出相的影响,重点为析出相的成分、结构和形成机理;（3）Zr和Hf元素的添加对Al-7Si-0.3Mg铸造合金高温力学性能的影响,重点为纳米带状析出相与位错的关系、疲劳/蠕变变形机制。得到如下主要结论:（1）添加Zr和Hf元素的Al-7Si-0.3Mg铸造合金在凝固过程中形成高温稳定的AlSiZr、AlSiHf和AlSiZrHf初生相和高温不稳定的L1₂结构Al₃（Zr,Hf）初生相。Al₃（Zr,Hf）初生相在凝固过程中存在两种不同的三维形貌,且该初生相的三维形貌从十面体演变成六面体。（2）固溶态Al-7Si-0.3Mg-0.16Zr、Al-0.7Si-0.3Mg-0.47Hf和Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金中矩形状析出相分别为L1₂结构Al₃Zr相、正交结构的Si₂Hf和Si₂（Zr,Hf）析出相。纳米带状析出相为Si₂X（X=Zr,Hf）析出相,其中Si₂Zr析出相与基体的取向关系为:[011]_Al∥[-101]_p和（1-11）_A∥（010）_p,（0-11）_Al∥（101）_p。Si₂Hf和Si₂（Zr,Hf）析出相与基体的取向关系为,[011]_Al//[-101]_p和（100）_Al//（010）_p,（0-11）_Al//（101）_p。在这两种取向关系中纳米带状析出相在Al基体中析出惯习面分别为（1-11）_Al和（100）_Al晶面。（3）矩形状L1₂结构Al₃Zr相长度方向沿着铝基体的（011）_Al面法向生长,宽度方向沿着（100）_Al面法向生长。通过构建的界面和第一性原理计算,Al_（100）/Al₃Zr_（100）界面的界面能明显低于Al_（011）/Al₃Zr_（011）界面的界面能,L1₂结构Al₃Zr相仍呈现矩形状形貌。纳米带状析出相的惯习面都与析出相自身的（010）_p面平行,铝基体与析出相在（010）_p晶面上匹配时能量最低,析出相更倾向于沿着能量最低的惯习面（010）_p晶面生长,呈现纳米带状形貌。（4）Al-0.7Si-0.3Mg-0.16Zr和Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金具有更高的时效析出动力学。Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金在高温拉伸测试中具有更好的断裂延伸率。四种合金在高温低周疲劳中都表现为循环软化现象。高温下位错攀移越过纳米带状析出相和合金的过时效导致合金循环软化。Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金在高温低周疲劳性能测试中表现出最好的抗疲劳性能。（5）Al-0.7Si-0.3Mg-0.16Zr铸造合金在300^℃高温蠕变性能测试中表现出最好的抗蠕变性能,稳态蠕变速率最小,为3.17*10^-7s^-1。