过共晶铝硅合金是一种重要的铸造铝合金,因其具有密度小、比强度高、耐磨性能好、铸造性能优良等优点而被广泛使用在汽车制造、航空航天、船舶海洋、化学化工等领域。传统铸造条件下,未经变质的过共晶铝硅合金中存在粗大的板片状初晶硅及长针状共晶硅,严重割裂合金基体,显著降低合金的力学性能。因此实际使用的合金必须对其进行变质处理。本文通过实验制备了一种新型AlP-Al2O3中间合金作为过共晶铝硅合金中硅相的变质剂,对比分析了该变质剂和传统细化剂AlP对Al-30Si合金初晶硅及共晶硅的变质效果,并对该变质剂的变质机理进行了理论分析。对变质后的Al-30Si合金进行了力学性能及热膨胀系数测试,研究了合金中硅相的形貌及大小对其性能的影响。研究结果表明,本实验制备的新型AlP-Al2O3中间合金中,存在大量的γ-Al2O3颗粒弥散分布于基体中,其平均尺寸为1.41μm。该变质剂对Al-30Si合金初晶硅变质效果显著,当加入0.5wt%含量的该变质剂时,初晶硅尺寸从未变质的256μm细化至27μm,细化效果高达89%,相较于0.5 wt%含量的AlP变质剂其细化效果更加显著。不仅如此,该变质剂能够同时将合金中长针状的共晶硅变质成纤维状、短杆状及粒状,共晶硅尺寸从31.7μm降低到2.5μm,降幅达92%。同时该变质剂中的γ-Al2O3能够与AlP形成双层复合结构,提高AlP的形核效率,对初晶硅产生更显著的变质效果。AlP-Al2O3中间合金在变质Al-30Si合金硅相的同时,能够抑制合金中孔洞的形成,0.5wt.%的APO变质的Al-30Si合金孔隙率由未变质时的2.51%降低到0.81%。随着硅相的细化和变质,合金中的硅颗粒数量增加,晶界和相界也因此增多,能够对位错运动起到阻碍作用,提高合金的力学性能。经过0.5wt.%的APO变质后的合金硬度、抗拉强度和延伸率分别由未变质时的54.6HV、24MPa、0.05%提高到113HV、116MPa、0.97%。未变质的合金由于孔隙率较高而具有较低的热膨胀系数,为19.27×10-6/℃,0.5wt.%APO变质后的合金由于硅相的细化和变质导致合金的热膨胀系数也降低,为19.21×10-6/℃。在计算热膨胀系数的理论模型中,Turner模型的计算结果与理论值符合较好。