SiC增强过共晶Al-Si基复合材料因具有低密度、低膨胀、高导热、好的尺寸稳定性、高的耐磨、耐蚀性等优点,使它在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。高压技术因能够显著提高材料的致密度、细化组织、缩短实验周期而获得关注。本论文以Si Cp/Al-20Si复合材料为研究对象,研究了凝固压力(常压、1GPa、2GPa、3GPa)及Si C体积分数(0、35%、40%、45%)对复合材料凝固组织和相组成的影响,分析了复合材料中Si相的时效析出行为,研究了高压凝固复合材料的力学性能、热膨胀系数和热导率的变化规律。对不同压力下凝固的A1-20Si基体合金组织的研究表明,常压以及1GPa压力下凝固后,初生Si相呈现多边形、星状的混合形貌,当凝固压力增加到2GPa以及3GPa时,初生Si相消失,枝晶α-Al相成为先析出相。随着凝固压力的增大,共晶Si逐渐由长的针状变为短棒状。当凝固压力达到3GPa时,共晶Si相尺寸减小到1.88μm。对复合材料组织进行观察,随着Si C颗粒体积分数的增大,1GPa凝固后合金中的初生Si相逐渐变得细小,且分布更加均匀。当Si C体积分数为45%时,初生Si相尺寸减小至11.2μm。3GPa压力下凝固的Si Cp/Al-20Si复合材料组织中,随着Si C体积分数的增加,共晶硅相逐渐由短棒状向纤维状转变。实验中发现,随着凝固压力的增加,Si在α-Al中的固溶度逐渐增大。常压凝固时Si在Al中的固溶度只有0.22wt.%,3GPa压力下凝固时,固溶度达到6.96wt.%。TEM分析表明,高压凝固后Al-20Si基体合金及Si Cp/Al-20Si复合材料自然时效后α-Al基体中获得了球状的Si原子富集区,该富集区是金刚石立方晶体结构。人工时效后Si原子富集区转变为纳米尺度的Si相。DSC热分析结果表明,Si析出峰值温度以及Si析出激活能均随着凝固压力以及Si C含量的增加而降低。对高压凝固后复合材料的致密度及力学性能研究表明,基体合金以及复合材料的致密度均随着凝固压力的增大逐渐升高,Al-20Si基体合金常压凝固时致密度仅有94.37%,3GPa压力下凝固时增加至99.83%;同一凝固压力下,随着Si C含量的增多,致密度呈现下降的趋势,3GPa压力下凝固的35%Si Cp/Al-20Si复合材料的致密度后最大可达到98.65%。由于高压下获得了大的过饱和度,基体合金的硬度、强度随着凝固压力的增加逐渐增大。与常压凝固相比,3GPa压力下凝固的Al-20Si合金的硬度、最大抗拉强度、屈服强度分别提高了61.2%、83.25%、56.83%,延伸率则提高了4倍多。常压凝固的Al-20Si合金拉伸断裂方式属于典型的解理断裂;高压凝固后转变为准解理断裂。同一凝固压力下,随着Si C含量的增多,复合材料的强度逐渐增大,塑性变形量逐渐减小。研究了凝固压力、Si C体积分数和时效处理工艺对Si Cp/Al-20Si复合材料热膨胀系数和热导率的影响规律和机理。由于过饱和Si的析出,高压凝固后基体合金以及复合材料第一次加热时热膨胀系数曲线在408K-596K均出现一个峰值。433K×6h时效处理后,基体合金及复合材料的热膨胀系数随着凝固压力的增加而降低。由于固溶引起的晶格畸变增大了位错密度,增强了对电子、声子的散射,高压凝固后的基体合金及复合材料第一次加热时热导率偏低;时效处理后,因减少了材料内部的缺陷,3GPa压力下凝固的基体合金及复合材料热导率最大。凝固压力越大,时效处理后复合材料热膨胀系数越小,导热性能越好,因此3GPa压力下凝固的复合材料综合热性能最好。凝固压力为3GPa时,随着Si C含量增多,热膨胀系数减小,导热性能变差,3GPa凝固的45%Si Cp/Al-20Si复合材料433K时效6h后具有最优的综合热性能,其室温至473K平均热膨胀系数为7.8×10-6/K,室温热导率为166.8W/m·K,473K时热导率为125.7W/m·K。