激光表面熔凝处理是一项全新的材料表面改性技术，越来越受到了人们的广泛关注。由于铸造铝硅合金具有铸造性能好、热膨胀系数小、热稳定性高等特点，它在工业上得到了广泛应用。共晶ZL108合金是目前国内广泛使用的活塞材料。过共晶铝硅合金因具有更为优越的耐磨性和高硬度而受到重视，正在成为一种制造发动机活塞的新的理想材料。本文作者通过对共晶和Al-20％Si过共晶铝硅铸造合金进行激光表面熔凝处理，研究了该表面改性技术对这两种合金的表层组织及疲劳裂纹扩展行为的影响。主要进行了以下几个方面的研究工作。选取输出功率、扫描速度和离焦量作为激光表面熔凝处理的工艺参数，通过采用不同的工艺参数对共晶ZL108合金和Al-20％Si过共晶铝硅合金进行激光表面熔凝处理，探讨了三个因素对两种合金显微组织的影响规律。结果表明，在输出功率和离焦量一定的情况下，对于ZL108合金，当扫描速度不断增大时，熔池的深度先是慢慢增加，而后减小；对于Al-20％Si过共晶合金，随扫描速度的增加，熔池的深度逐渐变小。保持扫描速度和离焦量不变，熔池的深度随激光功率的增大呈现出增加的趋势。在相同的输出功率和扫描速度条件下，随着离焦量的增加，熔凝层的深度逐渐减小。通过对激光表面熔凝处理后合金熔凝层组织的观察分析，发现熔凝层主要由三个具有不同组织特征的区域组成，由表及里分别为：表层熔凝区、过渡区、和基体区。无论哪种合金，在表层熔凝区内，粗大的块状初晶硅被消除，同时共晶硅和α(Al)也得到明显细化；在过渡区，枝晶的生长方向基本上垂直于熔凝层与基体的交界面，有十分明显的方向性，而且α(Al)枝晶的一次臂很长，二次臂很短。对于Al-20％Si过共晶合金，部分熔化的初晶硅对α(Al)枝晶的生长具有阻碍作用。在熔凝过程中，液态金属中存在的过饱和气体使得熔凝层的亚表面产生了少量气孔。对熔凝层的硬度进行测量分析，结果表明，工艺参数对熔凝层的硬度有一定影响，随扫描速度的增加，样品的硬度逐渐变小。在扫描速度和离焦量不变时，硬度值随着功率的增加呈现减小的趋势。在相同的输出功率和扫描速度条件下，随着离焦量的增加，硬度值的提高也呈现减小的趋势。熔凝层组织的细化和过饱和固溶度的增大等因素导致了硬度的提高。对比研究了激光表面熔凝处理前后两种合金的疲劳裂纹扩展行为，结果显示，无论应力比R为0.1还是0.5，在相同的名义应力强度因子范围作用下，经激光表面熔凝处理的合金样品，其疲劳裂纹扩展速率明显低于未经处理的样品，而且随着疲劳裂纹扩展速率的加快，二者的差别减小，最终趋于一致。脆性硅相的细化、快速凝固时造成的应力场和过饱和度增加引起的晶格畸变等因素可能是合金疲劳裂纹扩展性能提高的原因。对激光表面熔凝处理前后两种合金的断裂韧性进行了测试，结果显示，激光表面熔凝处理前后两种合金的断裂韧性基本上保持不变，激光表面熔凝处理对合金断裂韧性的影响较小。