镁对过共晶Al–20Si合金微观结构的影响 梁虎 赵辉 朱光林 韩文琦 张凤玲 易晓浩 唐琴茹 沈文焕

《Metals》：Effects of Magnesium on the Microstructure of Hypereutectic Al–20Si Alloys Liang Hu, Hui Zhao, Guanglin Zhu, Wenqi Han, Fengling Zhang, Xiaohao Yi, Qinru Tang and Wenhuan Shen

　　

摘要

本研究详细分析了镁对过共晶Al–20Si合金微观结构的影响。实验结果表明，添加镁显著改善了原始硅相的形态，使其从复杂的结构转变为单一的板状结构。值得注意的是，在常规凝固条件下，铝基体中首次出现了等轴晶粒。这些晶粒的形成与金属模铸造过程中快速冷却所引起的淬火效应密切相关，这种效应在严格的时间和空间限制下促进了等轴晶粒的生成。Al–Si共晶结构呈现出规则的层状形态，平均共晶硅间距为930.97纳米。相分析显示，添加镁后合金主要由Al、Si和Mg₂Si相组成。随着镁浓度的增加，Al(200)和Si(220)的衍射峰先向低角度移动，随后又向高角度移动，并伴有明显的峰宽增加。室温下的力学测试表明，抗拉强度随镁浓度的增加而先升高后降低，在Al–20Si合金中，当镁含量为3 wt.%时，抗拉强度达到最高值235.1 MPa。测试样品的断裂机制从裂解断裂转变为韧性断裂。显微硬度测试显示，铝基体的硬度随镁浓度的增加而持续提高；原始硅的硬度先降低后升高，而共晶结构的硬度则先增加后降低。