富铁相β-Fe是铝合金中常见的金属间化合物,因其片状的形貌,严重割裂基体组织,对铸造铝合金力学性能有重要危害,研究表明,其对微观孔洞形成也有重要影响。随着三维X射线断层扫描技术表征的发展,微观孔洞的三维形貌和特征的研究已经实现,国外已有富铁相三维特征的研究,而国内相关研究尚无报道。本文重点研究了采用三维X射线断层扫描技术分析富铁相β-Fe三维形貌与特征的方法,铁含量与冷却速度对铸造铝硅合金富铁相β-Fe三维特征的影响,以及富铁相β-Fe三维特征对微观孔洞的影响。为了研究合金成分(铁含量和Cu元素)与冷却速度对铸造铝硅合金中富铁相的三维特征的影响,制备了不同铁含量Al-6Si与A319(Al-6Si-3.5Cu)合金楔形铸件,并采用数值模拟技术计算了铸件的凝固条件与合金凝固过程的相形成顺序,选取不同铁含量的Al-6Si与A319合金试样进行三维X射线断层扫描,并完成金属间化合物与微观孔洞的三维重构。研究了铁含量与冷却速度对Al-6Si合金中富铁相β-Fe的体积、三维形貌与分布的影响,以及富铁相三维特征对Al-6Si合金中微观孔洞的影响。研究结果表明:随着铁含量的增加,Al-6Si合金中β-Fe的体积分数增加,最大β-Fe的体积也增大。分叉现象在β-Fe中普遍存在,其中铁含量较低时,通过β-Fe生长过程中的碰撞,最大β-Fe蜿蜒曲折;铁含量较高时,通过碰撞与自分叉,形成体积巨大的β-Fe片状网络。随着冷却速度的下降,β-Fe的体积分数增加,形核数较少,形成尺寸巨大、形貌复杂的片状网络。Al-6Si合金中的微观孔洞主要以形状复杂的收缩型孔洞为主,当铁含量较高时,粗大的二元共晶β-Fe可作为微观孔洞的形核基底,促进微观孔洞形核与生长。分析了不同铁含量A319合金中金属间化合物(β-Fe和Al2Cu)的三维形貌与特征,研究了富铁相对Al2Cu与微观孔洞的影响。研究结果表明,当铁含量大于0.35wt%时,随着铁含量的增加,由于二元共晶β-Fe形成片状网络以及Al2Cu在β-Fe上形核与生长,金属间化合物的体积逐渐增加,最大的金属间化合物体积增加,金属间化合物数目减少。由于A319糊状凝固倾向大,A319合金中的微观孔洞以收缩型孔洞为主,微观孔洞形貌更复杂,孔隙率随着铁含量的增加而增加。