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亚共晶Al-Si合金具有比重小、比强度高、铸造性能和机械加工性能好、耐腐蚀、容易回收利用、有利于节能、减轻制动、环境友好等等优点,已成为机车车辆最有前途的轻合金材料之一,具有巨大的发展潜力。本文在综合论述亚共晶Al-Si合金研究进展的基础上,用传统冶炼工艺,通过细化、变质处理和正交热处理等工艺,研究开发适合铁路车辆非主要受力部件用的有一定塑韧性的中高强度亚共晶Al-Si合金。通过力学性能测试试验,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)等现代材料分析测试手段,研究了单一Al-Ti-C α-Al晶粒细化剂和Sr变质剂以及“Al-Ti-C+Sr”复合细化变质处理对亚共晶Al-Si合金组织和性能的影响;讨论了Ti含量(质量分数)对合金组织和性能的影响;探讨了TiC作为异质结晶核心的细化机理以及TiC与Sr的共同细化作用;分析比较了两种熔体处理工艺(单一Al-Ti-C细化处理和“Al-Ti-C+Sr”复合细化变质处理)对热处理后的亚共晶Al-Si合金组织和性能的影响;研究了热处理工艺参数(固溶时间、固溶温度、时效时间、时效温度)对合金组织和力学性能的影响程度,并探讨了热处理强化的机理。 研究结果表明: (1)Al-Ti-C中间合金对亚共晶Al-Si合金枝晶α-Al相细化效果显著,合金的力学性能得到了一定程度的改善。Al-Ti-C细化剂对亚共晶Al-Si合金的共晶Si相有一定程度的“变质”作用,使共晶Si得到一定程度的细化。但共晶Si在单一Al-Ti-C细化剂的作用下处于变质不足的状态,空间形貌仍然为针片状结构。用SEM(带电子探针)在结晶核心发现了富含Ti和C元素的粒子。 (2)Sr元素能使共晶Si相显著得到细化,但相对于Al-Ti-C细化处理来讲α-Al相尺寸较大;Sr元素加入量达到0.2%(质量分数)时,共晶Si相有过变质倾向;在Sr变质的同时,添加少量的Al-Ti-C晶粒细化剂,能使亚共晶