1.2.2 过共晶 Al-Si 合金的性能特点

（1）硅凝固潜热比较大（为 1623J/g，而铝为 338.1J/g），并且线收缩系数较小，又由 于 Al-Si 合金中含有 Si 相，所以在铸造 Al-Si 合金的同时会放出大量潜热，使得过共晶 Al-Si 合金具有优良的铸造性能。根据测定，当硅含量大于 12.6%后，再不断的向合金中加入硅时， 其结晶温度的间隔会不断缩小，疏松倾向不断增大，流动性随之降低，导致其加工性能渐渐 下降。

（2）过共晶 Al-Si 合金还可以作为耐磨材料，当硅的含量不断增加时，在相同条件下合 金的磨损量呈现出不断减少的趋势，说明了硅对铝合金其耐磨性的提高有促进作用。经过实 验观察发现这是因为在过共晶 Al-Si 合金的组织中，存在着细小的初晶硅相，而硅相的显微 硬度是 HV1000-1300，铝相的显微硬度是 HV60-100，所以这些细小的初晶硅相可以提高过共 晶 Al-Si 合金的耐磨性，当不断的加入硅到铝之中时，能够形成的初晶硅相也会不断的增加， 因此其耐磨性也逐渐提高。表 1.1 是硅含量对初晶硅含量的影响。

表 1.1 硅含量对初晶硅体积分数的影响

硅含量（wt%） 初晶硅体积百分数（%） 18 7.0±2.5

（3）铝是一种活泼的金属，在空气中放置极易被氧气氧化，其被氧化后会在表面形成一 层致密的氧化膜，该氧化膜可以将铝与空气中的氧气隔开，使得铝不再被空气中的氧气氧化， 但是该氧化膜和铝都易被酸碱腐蚀，而硅不易被酸碱腐蚀，所以将硅熔入铝中后，由于都是 面心立方晶体，会与铝形成共晶硅，可以有效的降低铝被腐蚀的速率，使得耐腐蚀性能提高。

1.3 提高过共晶 Al-Si 合金性能的主要途径

1.3.1 变质或细化处理

为了满足越来越多的各种需求，需要改变 Al-Si 合金中初晶 Si 的形状大小和分布，从而 提高 Al-Si 合金的力学性能。在实际生产中，人们往往采用的是变质处理技术[4-5]。最先是在 1920 年使用钠作为变质剂[6]，1931 年发现磷作为变质剂，1951 年发现磷化物（如 PCl 等）作 为变质剂，在 1960 年 M-Mascre 发现，Sb 对亚共晶 Al-Si 合金具有长效变质作用[7]。在较长 的时间内都可以保持良好的变质作用，但缺点是其对冷却速度要求较高，只有在冷却速度较 高的情况下才有良好的细化效果，在实际的工业生产中铸造厚壁铸件时，变质效果往往达不 到本来预期的结果。1966 年，Thiel 发现 Sr 对共晶 Al-Si 合金也有变质作用，在此之后人们 又开始用 Sr 及其盐类作为该合金的变质剂，并且将其用到了工业生产之中[8]。在 1971 年有人 采用磷作为变质剂，成功的制备了过共晶型金相组织的共晶铝硅合金 ZL108 的 ZL109，在实 际生产中逐步得到广泛的应用，并一直沿用至今[9]。

如今，在实际的工业生产中，人们普遍使用的都是复合变质处理技术，在用 Al-P 中间合 金作为变质剂细化初晶硅的同时还加入一些能够细化共晶硅的变质剂形成复合变质剂。例如 Al-P 中间合金可以细化初晶硅，Al-Ti-B 中间合金可以作为细化共晶硅的变质剂，人们将 Al-P 中间合金与 Al-Ti-B 中间合金同时加入 Al-Si 合金中作为一种复合变质剂进行细化变质处理 [10]。稀土也是一种 Al-Si 合金的变质剂，具有时效性重、熔稳定性好等特点，可以用来细化 共晶硅，也可以与某些其它变质剂一起作用形成一种新型的复合变质剂[11]。变质处理技术虽 然有着良好的细化效果但同时也有着相应的缺陷，材料本身会由于变质剂的加入，产生不可 避免的损伤，对材料的性能有着或多或少的影响。 Al-Ti-P系合金在过共晶Al-Si合金中的相演变行为(3):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205174.html