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Al-Si合金广泛应用于发动机活塞等动力传递件，为提高其使用性能，必须对其进行变质处理。目前使用最广泛的是磷变质处理，AlP作为初晶硅的异质核心。在Al-Si合金的生产中，国内外采用的加磷方式主要有三种：赤磷、磷盐和Cu-P中间合金，但存在效果不稳定和环境污染等问题。因此解决该材料的变质处理问题是一项有重要意义的工作。本文利用光学显微镜（OM）、电子探针显微分析仪（EPMA）、透射电镜（TEM）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）等测试手段对Cu-50Si、Ni-38Si、Mn-30Si和近共晶Al-12Si合金中富硅相的形核和生长机制进行研究，通过探讨富硅相的异质形核，制备出一种新型低熔点Cu-P-Si中间合金变质剂，提出了两种不同于传统磷变质处理的新方法。本文的主要研究工作如下：（1）Cu-50Si中硅相的微细化与Cu-P-Si中间合金的研制过共晶Cu-50Si合金中的初晶相为硅相，尺寸超过1mm，必须对其进行细化处理。加入一定量的Al能够细化Cu-50Si合金中的初晶硅，其细化机制为抑制生长机制，不能固溶于初晶硅的Al被排出，包裹在初晶硅周围，抑制初晶硅的生长。同时加入Al和P可以在Cu-50Si合金中形成AlP，以此作为Cu-50Si合金中初晶硅的异质形核衬底，显著细化其中的初晶硅，由1mm以上细化到50gm以下。将抑制生长机制与异质形核机制相结合，在Cu-50Si合金中同时加入Al和P，且Al：P>1（原子比）时，部分Al与P结合形成AlP，促进初晶硅的异质形核，多余的Al包围在初晶硅周围，抑制其长大。该方法可以达到更佳的细化效果，可使初晶硅细化到30gm以下。在二元Cu-Si合金中加入P，可形成Cu（PSi）3初晶相，其含磷量高达38．7wt．％，从而可以制备出含磷量达30wt．％以上的三元Cu-P-Si中间合金。与Cu-P二元合金相比，它具有密度小和含磷量高等优点。另外，添加微量元素可降低该合金的熔化温度，其中Ni和Bi的加入可以使合金的熔化温度降低60℃以上。在此研究基础上，发明了低熔点Cu-P-Si中间合金，该中间合金对过共晶Al-Si合金有良好的变质效果。（2）Ni-38Si、Mn-30Si合金中富硅相异质形核的研究Ni-38Si合金由NiSi和NiSi2相组成，其中NiSi2呈枝晶状。Al在Ni-38Si合金中主要以固溶态存在于NiSi2相中。在Ni-38Si合金中，AlP可以同时作为NiSi和NiSi2相的异质形核衬底，使NiSi2相由枝晶状转变为细小块状，使合金组织致密化。AlP的异质形核作用可降低合金在凝固时所需要的过冷度。Mn-30Si合金由MnSi和Mn5Si3相组成，具有典型的（MnSi+Mn5Si3）共晶组织特征。Al和P均不固溶于MnSi和Mn5Si3相，同时加入Al和P，部分Al与P化合形成AlP，而部分Al则富集在AlP的周围。分析表明Al和AlP均可以作为MnSi相的异质核心，Al的加入使Mn-30Si合金的共晶组织倾向于离异生长，而同时加入Al和AlP，Mn-30Si合金呈现出典型的离异共晶组织，MnSi相和Mn5Si3相独立生长，其中MnSi相先析出，随后是Mn5Si3相。（3）Ni-38Si在Al-12Si合金中的结构遗传在近共晶Al-12Si合金中以不同方式添加Ni和Si对该合金的凝固组织有不同的影响：Ni和Si分别以纯组元加入时，Al-12Si合金中不会有初晶硅析出；而以Ni-38Si合金的形式加入时，则Al-12Si合金中析出大量初晶硅，获得过共晶组织。此外，加入Ni-38Si合金的Al-12Si熔体，其粘度、相关半径、团簇平均原子数和配位数均大于Ni和Si单独加入得到的Al-12Si熔体，更容易形成有序的结构，促使近共晶成分下Al-12Si合金析出初晶硅，而Ni-38Si合金在Al-12Si合金中的结构遗传是重要原因。Cu-50Si合金也有类似的作用。利用结构遗传对ZL109合金进行变质处理，添加Ni-38Si合金的参数为：处理温度740-760℃，加入量1-2％，保温时间60-90 min。利用结构遗传实现近共晶Al-Si合金的变质处理是可行的。（4）近共晶Al-Si合金中初晶硅的诱导形核近共晶Al-Si合金中存在诱导形核机制，诱导粒子不能直接作为初晶硅的异质核心，但是可以促使P在含量极低（<10ppm）的情况以AlP的形式析出并发挥作用，从而诱导初晶硅的析出，实现工业近共晶Al-Si合金的变质处理。利用edge-to-edge模型进行计算，结果表明，AlB2、TiB2、TiAl3（TiMxSiy）和TiC与AlP之间均存在一定的位向关系。AlB2、TiB2和AlP之间的位向关系有：在近共晶Al-12Si合金中加入Mn同时进行P变质处理可以得到四瓣花朵状富铁相，其形成过程中也存在着诱导机制。首先是AlP促使初晶硅析出，而析出的初晶硅利用孪生机制诱导富铁相析出。总之，本文通过对几种含硅合金中富硅相异质形核与生长的研究，不仅对现有的变质剂进一步改进与拓宽，而且提出了两种不同于传统变质处理的新方法，为国际上目前盛行的合金组织微细化的研究提供了可供参考和借鉴的新思路。本文发明的Cu-P-Si中间合金和变质处理新方法均具有自主知识产权，将为Al-Si合金的变质处理提供重要的理论基础和开辟新的途径。