致谢 16

参考文献 17

1 引言（或绪论）

铝在空气中，其表面会被空气中的氧气氧化并形成一层致密的氧化膜，而这层氧化膜不 容易被腐蚀，使得其拥有了良好的抗腐蚀性能，并且铝的比重小且铸造性能好，并且可以回 收再利用，是一种良好的可持续发展的有色金属，同时其拥有的良好的导电和导热特性也使 得它在电子、交通、运输、建筑等行业具有重要地位。随着社会的发展，人们对铝及其合金 的需求日益提高。Al-Si 合金是在铝合金系列中占有比较重要的地位合金之一，在众多工业生 产中扮演着关键材料的角色。过共晶 Al-Si 合金的密度低、强度高使得其在汽车等运输工具 和建筑行业有了良好的发展前景，而其优良的耐磨和耐腐蚀性能也使得它在包装行业占有重 要地位。但目前来看 Al-Si 合金并没有真正的在工业生产中进行普及，仍受到一些限制，这 是由于在未经过处理的 Al-Si 合金组织中有着呈粗大块状的初晶硅，使得在这些地方产生了 局部的应力集中，导致其机械性能下降，因此如何解决细化初晶 Si 的问题已成为当前研究的 热点之一。随着研究的进展，我们课题组开发了一种新的 Al-Ti-P 细化剂，当将该细化剂加入 到 Al-Si 合金熔体中，发现该 Al-Ti-P 细化剂对初晶 Si 具有良好的细化作用。

1.1 过共晶 Al-Si 合金的发展现状及前景

过共晶 Al-Si 合金由于自身优异的抗腐蚀性能和独特的高温特性已经成为了一种工业生 产中的关键材料，在各行各业中都具有良好的应用前景。硅和铝都是面心立方晶体，铝硅合 金就是将硅熔入基体铝中，使得其流动性和气密性有所提高，也就使得铝合金更容易铸造成 型，机械性能也有所提高。因此此类合金是铸造合金中用途极为广泛的合金之一。

由于硅的硬度高、热膨胀系数小并且过共晶 Al-Si 合金是 Al-Si 合金系列中硅含量做多 的合金，所以其在该系列合金中具有更加优异的性能（更小的密度和热膨胀系数以及更耐磨 和耐腐蚀的特性）。按照 Si 的含量，过共晶 Al-Si 合金可以分为三种，分别是低 Si16~18%、 中 Si19~23%、高 Si24~26%。也正是因为硅的硬度高，在加入少量硅（16~18%）和加入较多硅

（24~26%）相比时，含硅较多的铝合金难以熔铸，所以熔铸性较差，而含硅较少的铝合金的 熔铸性则更好。过共晶 Al-Si 合金多用于制造汽车内燃机的活塞等部件，但是该合金往往达 不到预期的性能，因为在铸造该合金的时候，其组织常常会出现粗大块状的初晶硅相。初生 Si 为粗大不规则的块状、五瓣星状和板片状,共晶 Si 为粗大的针片状,它们在基体上的分布严 重割裂了基体的连续性,并且尖端导致局部的应力集中,明显降低了合金的力学性能和耐磨性 能,限制了过共晶 A1-Si 合金的工业化应用[1]。因此近年来，有众多研究学者对于初晶硅的细 化进行了研究。

1.2 过共晶 Al-Si 合金的组织及性能特点

1.2.1 过共晶 Al-Si 合金的组织特点

过共晶 A1-Si 合金（ 含 Si 量大于或等于 16％～26％）由于其具有多种优异的机械和加工 性能，已经逐步的成为了工业生产中应用极为广泛的材料之一，实质上是一种复合良好的自 生 Si 颗粒的增强铝基复合材料。但在铸造生产过共晶 A1-Si 合金的时候，由于温度，冷却速 度等原因容易生成粗大的块状初晶硅，由于大量初晶硅的存在，使得铝基体被它们分割开， 破坏了铝合金的机械性能，不能达到原本所需的要求，同时在初晶硅相的边缘存在着应力集 中现象，导致铸造的过共晶 A1-Si 合金容易沿着其发生开裂现象，使得该合金的强度下降， 同时力学性能也受到了较大的影响，不仅仅如此，硬度高的初晶硅在相对于较软的铝基体上 极易剥落，使得过共晶 A1-Si 合金的铸造性能下降的同时耐磨性无法达到预期的需求，极大 的限制了其在工业生产中的应用[2-3]。 Al-Ti-P系合金在过共晶Al-Si合金中的相演变行为(2):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205174.html