1、近共晶鑄造Al-Si合金具有微孔傾向小、鑄造性能優(yōu)異等優(yōu)勢，適用于復雜承壓件罐體的生產(chǎn)。但是，較低的力學性能限制了其在復雜承壓件罐體中的應用。因此，從合金化、細化與變質以及熱處理工藝優(yōu)化三個角度，來提高近共晶鑄造Al-Si合金力學性能，具有一定的理論意義和應用價值。
　　本文基于近共晶Al-11Si-0.3Mg合金，研究了合金元素Cu對該合金顯微組織和力學性能的影響。結果表明，隨著Cu含量的增加，合金的抗拉強度增大、延伸率下降，當

2、Cu添加量超過2.0％，抗拉強度和延伸率同時下降。當添加Cu含量至1.5％時，抗拉強度和延伸率達到270MPa和4.2％。相分析表明，當Cu添加量少于1.0％時，析出相為Mg2Si和Q-Al5Si6Cu2Mg8，當添加Cu添加量超過1.0％，即轉變?yōu)锳l2Cu和Q-Al5Si6Cu2Mg8。通過斷口觀察發(fā)現(xiàn)，當Cu含量至2.0％時，會形成大量孔洞，并且發(fā)現(xiàn)β-Fe降低了合金的力學性能。根據(jù)合金綜合力學性能表現(xiàn)，最佳成分的合金為Al-11

3、Si-1.SCu-0.3Mg。向Al-11Si-1.5Cu-0.3Mg合金中添加了不同含量La，研究了La對其顯微組織和力學性能的影響，以及La、B及Sr三者之間的交互作用。結果表明，當B添加量至0.05％時，由于SrB6的生成，導致枝晶細化和共晶硅變質作用衰退，而在上述基礎上添加0.1％ La，枝晶和共晶硅特征參數(shù)都達到最小，枝晶細化和共晶硅變質衰退作用不再存在，并且細化和變質效果表現(xiàn)優(yōu)異，此時力學性能達到最優(yōu)。研究發(fā)現(xiàn)，La與B生成

4、了具有異質形核作用的LaB6顆粒，從而抑制了“毒化”作用的發(fā)生。故而，最佳細化和變質添加方式為0.1％La+0.05％B+0.03％Sr。對采用0.1％La+0.05％B+0.03％Sr進行細化和變質的Al-11Si-1.5Cu-0.3Mg合金，進行了固溶和時效工藝的優(yōu)化，以進一步提高合金力學性能。實驗結果表明，采用雙級固溶工藝(490℃×4h+505℃×4h)，合金的抗拉強度和延伸率可分別達到343MPa和10.2％;再經(jīng)170℃×6

5、h，抗拉強度和延伸率可達399MPa和5.0％。最后研究了La、B聯(lián)合細化對Al-11Si-1.5Cu-0.3Mg合金時效析出行為的影響，發(fā)現(xiàn)La、B聯(lián)合細化后可縮短達到時效峰值的時間，并且使時效峰值增大。通過TEM觀察，發(fā)現(xiàn)La、B聯(lián)合細化后的θ'析出相尺寸變小。通過Johnson-Mehl-Avrami方程與Arrhenius方程的擬合計算，La、B聯(lián)合細化后θ'相析出形核激活能從42.83 kJ/mol下降至30.54 kJ/mo