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Mg2Si具有低密度、高熔点、低热膨胀系数和高弹性模量等优点,可作为一种理想的金属间化合物增强体。原位合成Mg2Si/Al复合材料,在实现材料轻质高强、高温工况下稳定服役和制备耐磨材料等方面具有广阔的应用前景。然而,在传统铸造铝合金组织中,初生Mg2Si通常为粗大的树枝状,共晶Mg2Si则为层片状或汉字状,这些不利形貌极易割裂基体,引起应力集中,从而严重损害合金力学性能。变质处理可有效改变初生和共晶Mg2Si颗粒的尺寸、形貌和分布,是调控Mg2Si/Al组织比较简单有效的一种手段。常用的Sr变质能够使树枝状初生Mg2Si向较规则六面体转变,但细化效果不显著,颗粒尺寸较大且存在明显的边角,故对Mg2Si/Al复合材料性能的改善不明显。可以预见,若能实现初生Mg2Si的球化和细化将会极大提高合金性能。因此,本文首先从变质剂本身出发,利用Al-10wt.%Sr变质剂的组织遗传效应,通过对其进行变形处理来进一步提高Sr对初生Mg2Si的细化效果,并研究了不同尺寸的Al4Sr相对T6热处理前后的组织及力学性能的影响。随后,本文从复合变质角度出发,将细化效果较佳的Bi元素引入Sr变质的Al-Mg2Si体系中,在进一步降低初生Mg2Si颗粒尺寸的同时,还使初生Mg2Si形貌变为切角八面体,并以此为前驱体,结合T6热处理实现了初生Mg2Si的球化,探索出一种制备高性能球形Mg2Si增强铝基复合材料的新方法。本文主要研究结果如下:（1）对原始铸态Al-10wt.%Sr中间合金进行轧制和热挤压处理,使合金中的Al4Sr相细化,从而能够提高其变质效果。随着Al4Sr相尺寸的降低,初生Mg2Si平均尺寸从铸态0.1 wt.%Sr变质的49.3μm降至挤压态0.1 wt.%Sr变质的23.1μm。同时,细小的Al4Sr相还有利于形成高度弯曲和分枝化的细小纤维状或点状的共晶Mg2Si组织,从而促进了在T6热处理后获得理想的球形共晶Mg2Si颗粒。（2）Al4Sr相尺寸的降低,能进一步提高变质合金的机械性能。挤压态Sr变质的T6态Al-10wt.%Mg2Si合金的抗拉强度为293 MPa,断裂延伸率为4.45%,布氏硬度为116 HB,分别比铸态Sr变质的T6态合金提高19.1%、38.1%、21.5%。而挤压态Sr变质的T6态Al-15wt.%Mg2Si合金的抗拉强度为289 MPa,断裂延伸率为2.36%,布氏硬度为133 HB,分别比铸态Sr变质的T6态合金提高22.9%、38%、25.4%。（3）适量的Bi元素能够进一步增强Sr对于初生Mg2Si的细化效果,并使初生Mg2Si发生形貌转变。当加入1.0 wt.%Bi到Al-15wt.%Mg2Si-3wt.%Cu-0.1wt.%Sr合金后,初生Mg2Si平均尺寸降至最低（11.5μm）,其形貌也从Sr变质的立方体形貌转变为切角八面体。而当Bi的含量超过2.0 wt.%时,会出现过变质现象,即初生Mg2Si重新粗化。（4）相比单独Sr、Bi变质的立方体和完整八面体形貌,Sr+Bi复合变质的切角八面体初生Mg2Si在经过T6热处理后能够完全球化,而单独变质的形貌难以实现球化。此外,Sr+Bi复合变质在T6热处理中能更有效地促进形成细小点状的球形共晶Mg2Si颗粒,而单独变质合金中依然存在着粗大颗粒状或不规则长棒状的共晶Mg2Si颗粒。实现初生Mg2Si球化的最佳T6热处理工艺参数为:530℃固溶处理6 h,175℃时效2 h。（5）Sr+Bi复合变质结合T6热处理成功实现了初生Mg2Si的球化和细化,使Mg2Si/Al复合材料的力学性能明显提高:T6态Al-15wt.%Mg2Si-3wt.%Cu合金的抗拉强度提高到374 MPa,断裂延伸率达4.75%,综合性能质量指数为475.5 MPa,分别比单独Sr变质的T6态合金提高了21%、88.5%、28.7%。