熔体高温速冷处理和P、稀土变质对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金的影响

过共晶Al-Si合金广泛应用于要求高强度/质量比以及优良耐腐蚀、耐磨、低热膨胀系数的领域，特别是航空和汽车工业。Cu和Mg是常用的提高强度和改善其它性能的合金元素。但此合金组织中的粗大初晶Si和共晶Si可能成为早期裂纹的起始点并在拉应力状态下损坏。已经证明，P可以细化初晶Si，稀土（RE）元素在细化初晶Si的同时对共晶Si进行变质。熔体高温速冷处理（MTRT）是熔体热处理技术的一种，首先将熔体加热到超过其液相线温度250℃以上的温度，保持一定时间后快速冷却到浇注温度进行浇注。迄今，MTRT技术与P、RE的共同作用尚未深入研究。因为电阻率是金属的组织敏感特性，所以用比较容易检测的宏观物理特性电阻率来反映熔体组织的变化，目的是考察MTRT+P+RE对Al-18Si-1.5Cu-0.6Mg合金显微组织和力学性能的影响。

样品经过5种不同的处理：传统铸造工艺；0.035%P处理；0.8% RE处理；MTRT处理；MTRT+P+ RE处理。检测各种试样的显微组织、硬度和拉伸强度，从而得到以下结果。

Al-18Si合金熔体的电阻随温度上升而线性增大，但在777℃～ 790℃、819～835℃、945～971℃处出现不连续的变化，表明熔体组织发生了变化；熔体高温速冷处理能够同时细化初晶Si和共晶Si，在初晶Si的数量和尺寸方面都与P处理几乎相同，但共晶Si被细化成短杆状或点状，力学性能也得到很大改善；MTRT+P+RE处理能将初晶Si从近100μm细化到＜10μm，共晶Si从粗大针状转变为短杆状或粒状，与传统铸造技术相比，合金的拉伸强度和硬度分别提高55.14% 和70%。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第10期

作者：Q. L. Wang et al

编译：张英才