本成果依托“陕西省镁铝轻合金复合材料工程研究中心”。在动力装备轻量化及核心部件自主研发及制造能力提升的大背景下，大幅提高高强铝合金及耐热复合材料零部件使用比率已成为汽车行业发展的迫切需求。然而，本领域尚缺少此类零部件制造用关键轻质材料及其有效的微观组织调控和零部件控形控性关键技术，这成为制约其发展及应用的瓶颈。针对该瓶颈问题，本成果聚焦于重载汽车典型承力部件（汽车轮毂）与先进发动机核心部件（活塞），研究了基于高强度Al-Si基铸造合金和多相多尺度增强耐热铝基复合材料微观组织多场调控技术，以及面向零部件成型缺陷控制和更复杂工况下服役性能的提升方法，在此基础上，提出了高效的Al-Si基铸造合金和耐热复合材料的汽车零部件工程化条件下的控形控性方法与开发、应用关键技术。

本成果创新点主要有两点：1.面向重载装备部件铸造组织及缺陷调控的控形控性设计方法。聚焦于Al-Si基铸造合金在典型汽车承力部件中的应用，研究基于晶粒细化的微观组织调控关键技术，旨在面向使役性能提升及成型缺陷控制，提出高效的零部件控形控性方法，在轻型高性能铸造铝合金汽车零部件领域形成示范性应用。2.面向重载装备部件的多场调控先进铸造成型方法。设计和制造了一套多场调控先进铸造通用装置。所制备的活塞头部显微组织显著细化，其显微组织特征达到国外进口活塞水平。在此基础上，改进和优化活塞的铸造系统，发明高性能铝基活塞多场调控先进铸造成型方法及其专用装备，这种新型的活塞铸造技术将大幅提高国内先进大功率柴油发动机用活塞的铸造水平。同时具备向其他材料铸造成型推广的能力。

本成果关键技术有两个：1.工程化条件下复杂铸件组织与缺陷控制技术。通过对细化剂Al-Nb-B对铸件凝固过程及铸造缺陷演化的影响规律，开展针对复杂铸件的组织及缺陷调控研究，提出凝固组织及铸造缺陷的调控方法，建立细化剂添加条件下成型参数与组织及铸造缺陷间的关系，突破零部件组织及铸造缺陷调控的控形控性技术。2.高性能铝基复合材料多场调控先进铸造技术。在凝固过程控制的基础上，开展针对金属熔体充型和凝固过程的压力场、超声场等调控的研究，提出铸件毛坯致密度、微观组织、铸造缺陷的多场调控方法，研发集成重力浇铸系统的多场调控装备，形成高性能铝基复合材料铸造的多场调控关键技术。

实现的主要技术指标：1.铝合金技术指标：室温：屈服强度≥261MPa，断裂延伸率≥9%，疲劳强度≥100MPa（N=1×10∧7）；2.耐热铝基复合材料技术指标：350°C：抗拉强度≥111MPa，断裂延伸率≥5%，疲劳强度≥50MPa（N=1×10∧7）；3.零部件考核指标：通过30MPa，2500万次部件疲劳试验；形成轮毂和活塞零部件产业示范性应用，建立企业规范和标准。

本成果产品可以广泛推广应用于我省地面交通领域用轻质结构零部件，关键技术为通用技术，均可应用到相关行业，该技术的研发与突破可为铝镁合金向高性能、轻量化、低成本核心部件的应用奠定技术及应用基础。本成果具有非常巨大的军事效益和技术经济效益，通过军民融合，把国防和军队现代化建设与地域经济社会发展结合起来，服务地域经济，与我省汽车行业紧密结合。掌握新型轻合金材料设计、熔体净化、组织细化等工程化处理技术、多场调控毛坯铸造技术，使我省重载装备轻量化技术达到国内先进水平，大大缩短我省在装备制造业与高性能铝镁合金开发和应用的差距，有力推动我省铝镁合金的发展和未来重载装备轻量化等技术进步。