本论文利用传统重力熔铸法制备了过共晶Al-Mg₂Si合金材料，并分别加入不同量的Bi和Nd变质，通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了合金试样的显微组织，通过万能材料实验机测定合金的力学性能，采用SEM分析了断口形貌，并进一步用摩擦磨损试验机研究了Bi对过共晶Al-Mg₂Si干滑动磨损行为的影响。结果表明：过共晶Al-Mg₂Si合金中添加适量的Bi或稀土Nd对初生Mg₂Si和共晶Mg₂Si能够同时起到良好的变质作用，其中初生Mg₂Si的形貌由粗大的枝晶状或不规则多角形转变为细小的块状，尤其对于Bi的加入，初生Mg₂Si晶粒的平均尺寸从70μm锐减为6μm。而共晶Mg₂Si则由粗大的片层状转变为薄片状、细小纤维状或点状。并且，初生Mg₂Si和共晶Mg₂Si的尺寸都大大减小。随着Bi量的增加，过共晶Al-Mg₂Si合金的抗拉强度和伸长率的变化都呈现出先增大然后略有减小的趋势。当加入1.0%Bi变质后，与未变质时相比，抗拉强度由172MPa增加至260MPa，延伸率由3.5%增加至7.0%，分别增加了51.2%和100%。Bi变质改善后合金的断口出现了韧性断裂特征，初生和共晶Mg₂Si都具有较高的屈服强度和抗裂性，从而使合金材料拉伸性能得到提高。经0.5%Nd变质后，Al-18%Mg₂Si的抗拉强度从185MPa增加至245MPa，增加了约32.4%；伸长率从0.57%增加至1.71%，增加了200%。添加Bi的过共晶Al-Mg₂Si合金材料的磨损率和摩擦系数均比未添加Bi时低；添加4.0%Bi使过共晶Al-Mg₂Si合金材料的磨损机理由磨粒、粘着及疲劳磨损转变为单一、温和的磨粒磨损。Bi改善过共晶Al-Mg₂Si合金材料的耐磨性是其变质细化初生和共晶Mg₂Si相及其自身自润滑性能的综合作用。