本文以A356-Zr（CO₃）₂体系为研究对象，通过微合金化和熔体反应法相结合，成功制备了高性能原位颗粒（Al₂O₃和Al₃Zr）增强A356基复合材料。并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等现代分析手段研究添加合金元素对复合材料的微观组织、凝固行为、反应机制及力学性能的影响。研究结果表明：添加合金元素能加快A356-Zr（CO₃）₂体系的化学反应进程，缩短反应时间。在反应过程中，添加的RE元素能有效降低铝液的表面自由能，改善铝液和ZrO₂粒子的润湿性，加快反应进程。在扩散过程中，添加了Mn和Cr合金元素后，熔体中含有Mn，Cr的原子团簇能作为Al₃Zr的形核基底促使Al₃Zr大量形核，降低熔体中Zr原子的浓度，提高Zr原子从反应区域向周围扩散的速度，缩短了反应时间。添加合金元素对复合材料微观组织和基体组织影响的研究表明，加入Mn和Cr元素能促进Al₃Zr颗粒的形核，抑制其长大，从而细化增强颗粒；同时由于Al₃Zr颗粒与初生α-Al相具有良好的共格对应关系，错配度小，从而能作为初生α-Al相的异质形核基底，细化初生α-Al相；α-Al相的快速生长，使凝固过程中α-Al相对共晶硅相生长的约束作用得到加强，从而改善了硅相形态。在上述添加Mn和Cr元素的基础上再添加RE元素，由于稀土能改善增强颗粒和铝液的润湿性，从而使复合材料中增强颗粒的分布更加均匀；此外由于稀土对基体组织中的初生α-Al相具有细化作用，对共晶硅相具有良好的变质作用，从而使复合材料基体中初生α-Al相更加细小，硅相形态更好，并且分布均匀。添加合金元素对复合材料中铁相形态影响的研究表明，添加Mn和Cr元素能使复合材料中铁相形态由粗长的针条状转化为汉字状、小块状，同时存在少量的长条状。当复合添加Mn、Cr和RE元素时，复合材料中铁相形态转变为以小块状或颗粒状存在。添加合金元素对铸造复合材料冶金质量影响的研究表明，稀土元素的加入能改善熔体表面的氧化膜，使其变得致密完整，减少熔体的吸气量；并且稀土元素自身具有除氢、固氢作用，能有效降低熔体中的含氢量，从而改善复合材料的冶金质量。复合材料的力学性能研究表明，添加合金元素能有效改善A356-15wt．％Zr（CO₃）₂体系制备的（Al₃Zr+t-Al₂O₃）_p／A356复合材料的室温力学性能。当添加0.2wt％Mn+0.2wt％Cr时，复合材料的抗拉强度σ_b和伸长率6分别达到了326.1MPa和4.6％，比未添加合金元素前的276.3MPa和3.7％分别提高了18.02％和24.32％。当添加0.2wt％Mn+0.2wt％Cr+0.3wt％RE时，复合材料的抗拉强度σ_b和伸长率6分别达到了378.8 MPa和7.5％，比添加002wt％Mn+0.2wt％Cr时分别提高了16.16％和50％；比未添加合金元素的复合材料分别提高了37.1％和102.7％复合材料拉伸过程中裂纹的形成和扩展机理的研究结果表明内生Al₃Zr、Al₂O₃颗粒增强A356基复合材料的增强机制主要有位错强化、固溶强化和细晶强化。