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本课题采用传统铸造熔炼工艺,通过添加适量合金元素,对Al-Si铸造合金进行联合细化变质处理,达到优化合金的微观组织、提高合金的综合力学性能的目的。采用原位反应法制备了含有细化、变质元素Ti、B、RE、Sr的中间合金,研究了这些元素可能存在的交互作用。采用金相显微镜、SEM、EDS、XRD、差示扫描量热法及力学拉伸测试等试验方法,研究了添加元素对合金微观组织及力学性能的影响。研究结果表明:(1)通过联合细化变质处理,合金微观组织能够得到明显改善。初始枝晶尺寸能细化到70-80μm水平,二次枝晶臂尺寸能减小到10-12μm附近,硅相的长径比能达到1.89-2.3。利用中间合金对合金进行联合细化变质处理时,微量合金元素的合理添加量范围为:Al-10RE—3wt%;Al-10Sr—0.15-0.3wt%;Al-5Ti-1B—0.8-1.5wt%。(2)联合细化变质过程中,Al-5Ti-1B合金对A356合金初始α-Al枝晶尺寸的影响最大,而Al-10Sr中间合金加入量对A356合金共晶硅相变质效果影响最大。当这些细化、变质元素同时加入时,存在着明显的交互作用。(3)通过联合细化变质处理后的Al-Si铸造合金力学性能得到显著提高,当中间合金的加入量(质量分数)Al-5Ti-1B为1.5%、Al-10Sr为0.3%、Al-10RE为3%时,A356合金的力学性能达到较理想水平,铸态下其拉伸强度超过200MPa,断裂延伸率超过6%。(4)采用氟盐-纯铝反应法制备含有细化、变质元素Ti、B、RE、Sr的中间合金时,细化元素(Ti/B)同变质元素(Sr/RE)之间的交互作用同合金中Ti/B比有关。仅当中间合金中Ti/B比值小于2.2时,且存在AlB2相时,细化相AlB2与Sr、RE交互作用,其产物分别是SrB6和REB6。当合金中Ti/B比之大于2.2时,主要是细化相TiAl3相与Sr/RE的交互作用,其机理还有待深入研究。制备复合中间合金时,须从Sr的有效量角度出发,应尽可能控制合金中的Ti/B比值>2.2。(5)Sr与La同时添加时,两者之间也存在一定交互作用,形成富含La/Sr的相,可能会减少复合中间合金中的有效Sr、La含量,弱化变质效果。