摘要：利用铜楔形模铸造，通过凝固过程测温，研究了浇注温度、变质剂对Al-20%Si合金初生硅宏观偏聚的影响，及冷却速率对P、Cr和P-Cr复合变质Al-20%Si合金凝固过程中初生硅形貌和大小的影响规律。结果表明：850 ℃浇注得到的试样初生硅的宏观偏聚最少，就变质剂对初生硅宏观偏聚效果，Cr变质的明显改善，P-Cr复合变质与Cr变质效果相差不多，但远优于P变质；变质剂对初生硅细化和球化作用，P变质效果最好，P-Cr复合变质次之，都大幅好于Cr变质的效果；初生硅细化效果随冷却速率增加而增强，但当冷却速率在某区间时，初生硅大小随冷却速率的变化不敏感。获得宏观偏聚少，形貌好，尺寸小于20 μm的初生硅的最佳工艺条件为：采用P-Cr复合变质，850 ℃浇注，冷却速率大于10 ℃/s。
随着社会的发展，能源、环境、安全等问题日益被人们所重视，研发新型材料，减少材料自身的重量，提高效率是解决问题的重要措施。由于过共晶铝硅合金比重小、热膨胀系数小、耐磨性和热稳定性好，因而将这种材料作为汽车用缸套材料具有很好的发展前景。但过共晶铝硅合金的微观组织中通常存在较粗大初生硅，严重地割裂了合金基体[1]，易引起局部应力集中[2]，明显降低了合金的力学性能。一般认为，当初生硅尺寸小于20 μm，才能满足材料的强度及切削加工性能，初生硅粗大及偏聚问题一直制约着这类合金的生产和应用。因此，改变初生硅的宏观偏聚、大小和形态，是提高过共晶铝硅合金广泛应用的有效途径。
为了抑制过共晶铝硅合金中初生硅的宏观偏聚，研究者们采用了各种方法，如快凝技术[3]、机械搅拌[4]、电磁搅拌[5]等，虽然都有一定效果，但由于生产规模、生产效率和生产工艺等条件的限制，在国内还不能投入工业化的应用。变质处理可以改善过共晶铝硅合金中初生硅的形貌和大小[6-8]，研究者们对过共晶铝硅合金的变质处理进行了大量研究工作，初生硅的变质处理主要由磷来实现[9]，开发的变质剂大多以磷为基础，包括赤磷、各类磷盐、Cu-P中间合金等，也有使用磷的化合物（如PCl5或PCl以及PNCl2等） 来细化初生硅[10-13]，但变质时反应剧烈以及使用过程中产生大量的反应渣[14]；Cu-P中间合金加入后易偏聚[15]，效果不稳定，而且价格高。胡慧芳等[16]研究了P、RE和Sr在过共晶Al-Si合金中的相互作用，认为添加元素P、RE和Sr之间具有相互促进作用，且经过Sr-P-RE多元复合方法处理后，初晶硅平均尺寸最小，在基体中的分布最均匀，具有最佳变质效果，其次是P-RE复合变质，再次是P-Sr复合变质。而对于既能有效改善初生硅的宏观偏聚，又能细化初生硅的方法较少。
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