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过共晶铝硅合金具有低密度、高硬度、耐磨、耐高温等良好的机械性能。但是过共晶Al-Si合金组织中大块状的初生硅呈尖角状、共晶硅呈粗大针状,在受到外力的作用下,其尖角处造成应力集中,出现裂纹,且裂纹沿粗大针状共晶硅组织晶界扩展,导致组织断裂,极大限制了过共晶铝硅合金的实际应用。本文在前人研究的基础上,向过共晶铝硅合金中加入3.4%Zr、3.0%Mn、2.0%V、1.0%Cr-1.5%Ti合金元素,并采用砂型、金属型、水冷金属型三种不同的冷却方式冷却,研究合金元素及冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织的影响。本实验研究结果表明,在砂型、金属型、水冷金属型冷却条件下,3.4%Zr、3.0%Mn、2.0%V合金元素均会减弱Al-20%Si合金的P变质效果,使初生Si个数减少、尺寸增大。在过共晶铝硅合金中加入3.4%Zr后,初生Si之间形成颗粒状共晶硅Si相,且随着冷却速度加快,粒化效果更加明显;在过共晶铝硅合金中加入3.0%Mn后,只有在水冷金属型冷却的条件下才出现颗粒状Si相,在砂型和金属型冷却的条件下并未出现颗粒状共晶硅;2.0%V对过共晶铝硅合金中共晶硅相起到了细化的作用,但不能使共晶硅颗粒化。在砂型、金属型、水冷金属型冷却条件下,3.4%Zr对过共晶铝硅合金中α相的影响并不明显;在不同的冷却条件下,3.0%Mn均可促使Al-Si合金中等轴状α相形成,α相得到细化;2.0%V在不同冷却条件下均会增加α相在凝固组织中所占的比例。对于Al-25%Si合金,经1.0%Cr-1.5%Ti复合变质后,砂型、金属型和水冷金属型的凝固组织中初生Si的尺寸减小12.24%-51.65%。凝固过程中初生Si之间形成的含Cr化合物阻止初生Si的聚集,促使初生Si分布的均匀程度增加;含Cr、Ti化合物的数量随冷却速度加快而增多。