【摘 要】
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过共晶铝硅合金因具备低的密度,低的热膨胀系数,高的耐磨性以及良好的体积稳定性而被广泛应用,但合金在承受外加载荷时易在硅相上产生裂纹,导致工件破坏。本文以半连续铸造P变质处理的Al-15Si合金为研究对象,通过热挤压变形获得均匀细小的组织,随后对挤压态试样进行热处理,研究560℃不同保温时间24h、48h、72h对硅相的影响,再通过室温拉伸方法在560℃保温72h的试样上制备内裂纹,最后研究不同保温
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过共晶铝硅合金因具备低的密度,低的热膨胀系数,高的耐磨性以及良好的体积稳定性而被广泛应用,但合金在承受外加载荷时易在硅相上产生裂纹,导致工件破坏。本文以半连续铸造P变质处理的Al-15Si合金为研究对象,通过热挤压变形获得均匀细小的组织,随后对挤压态试样进行热处理,研究560℃不同保温时间24h、48h、72h对硅相的影响,再通过室温拉伸方法在560℃保温72h的试样上制备内裂纹,最后研究不同保温时间和加热温度下内裂纹的愈合过程。运用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段观察内裂纹愈合进程,内裂纹形貌变化,分析内裂纹愈合影响因素及愈合机理。得出以下结论:（1）半连续铸造Al-15Si合金的铸态组织由块状初晶硅、α-Al枝晶和（α-Al+Si）共晶组织构成。热挤压后,原来针状和纤维状的共晶硅转变成颗粒状均匀弥散地分布于Al基体上,同时基体由原来粗大的α-Al枝晶转变成等轴晶。（2）挤压态组织经过560℃不同时间的热处理后,硅相的尖角变得圆钝。其中大块状硅相尺寸变化不大,平均尺寸在28μm左右;而硅颗粒尺寸显著增大,挤压态的硅颗粒平均尺寸为2.62μm,热处理24h、48h、72h后硅颗粒平均尺寸分别为5.38μm、15.89μm、16.18μm。（3）Al-15Si合金室温拉伸后的内裂纹产生在硅相上,其尺寸受硅相分布、硅相尺寸和形貌的影响。封闭的裂腔呈真空状态,采用常规加热的方法能够使内部裂纹愈合。（4）内裂纹愈合受加热温度、保温时间和裂纹尺寸的影响。低温处理下的试样裂纹愈合程度远小于高温条件下的试样;在确定的温度下,保温时间对内裂纹的填充效果先增加后减小;裂腔体积越大,裂纹愈合越困难。（5）Al-15Si合金内裂纹愈合存在三个明显阶段:裂尖钝化;铝基体向裂腔内推进,裂纹长度缩短;裂腔被完全填充,硅相与基体达到结构上的贴合。Al-15Si内裂纹愈合应满足一定的热力学和动力学条件,裂纹愈合的机制是空位迁移。
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