【摘 要】
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到目前为止,科学工作者们对于过共晶Al-Si合金断裂机制的研究都是对于宏观表征的研究,对于过共晶Al-Si合金断裂过程中裂纹扩展机制的研究较少。本文针对过共晶铝硅合金裂纹萌生及扩展过程不清楚的问题,以Al-14wt%Si合金为研究对象,通过使用带有拉伸功能的高温激光共聚焦扫描显微镜,原位观察了裂纹的扩展过程,研究了裂纹的萌生位置及扩展路径、计算了裂纹在不同相中的扩展速率以及分析不同形貌硅相对裂纹扩
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到目前为止,科学工作者们对于过共晶Al-Si合金断裂机制的研究都是对于宏观表征的研究,对于过共晶Al-Si合金断裂过程中裂纹扩展机制的研究较少。本文针对过共晶铝硅合金裂纹萌生及扩展过程不清楚的问题,以Al-14wt%Si合金为研究对象,通过使用带有拉伸功能的高温激光共聚焦扫描显微镜,原位观察了裂纹的扩展过程,研究了裂纹的萌生位置及扩展路径、计算了裂纹在不同相中的扩展速率以及分析不同形貌硅相对裂纹扩展行为的影响规律。实验发现,裂纹首先在大尺寸硅相表面萌生、裂纹在初生硅内存在呈阶梯式扩展的现象。明确了裂纹萌生与扩展过程和硅相尺寸及形貌之间的对应关系。揭示了硅相尺寸越大,裂纹越容易在硅相表面萌生,硅相尺寸越小,裂纹萌生的方式逐渐向硅相与基体界面开裂转变;硅相内裂纹以直线方式扩展为主,以阶梯式及分叉方式扩展为辅;硅相开裂后裂纹首先选择硅相与基体界面为扩展路径,向硅相尖角处扩展,而后进入基体,其次直接进入基体,向就近的硅相扩展;硅相尺寸是导致过共晶铝硅合金断裂的主要因素、形貌影响较小的规律。研究表明,裂纹在硅相内直线扩展时,其扩展速率高达200～606μm/s,呈阶梯式扩展时扩展速率会降低90%。裂纹沿硅相界面最快扩展速率为4.97μm/s,在α（Al）基体内的扩展速率只有0.98μm/s。
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