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随着我国高铁事业的蓬勃发展,对高速列车用材料在低温下使用性能提出了更高的要求。在我国北方、高原等地,高铁所处的环境温度可能会达到-40℃,所以研究Al-Si合金枕梁在低温环境下的性能至关重要。本课题研究了Mg元素以及稀土元素Nd对Al-Si合金低温拉伸性能的影响,通过研究加入合金元素后合金的组织形貌的变化,物相的组成以及拉伸断裂行为的变化来解释Mg及Nd元素对Al-Si合金低温力学性能产生影响的原因;研究了T6热处理对不同合金成分的Al-Si合金低温拉伸性能的影响;初步研究了Mg元素和Nd元素两种元素对Al-7Si-0.3Mg合金低温疲劳性能的影响。结果表明,对于Al-7Si-xMg合金(x=0/0.3/0.6/1.0)而言,随着Mg元素含量的升高,合金的屈服强度和抗拉强度得到提高,伸长率降低。与室温拉伸相比,低温下(-60℃)强度提高,但是伸长率降低。当Al-7Si-0.6Mg合金经过8h的固溶处理以及6h时效处理后,在低温(-60℃)下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到252MPa、227MPa和6.15%。通过对合金断口附近显微组织观察发现,在低温(-60℃)下,合金的拉伸断口附近有较多的微裂纹,微裂纹主要是由于在拉伸过程中Si相发生断裂或者与基体剥落而产生的。微裂纹逐渐扩展并且相互连通,最终致使合金发生断裂。在铸造Al-Si合金中加入Nd元素后,合金在低温(-60℃)下的屈服强度、抗拉强度和伸长率随Nd元素含量的变化均呈现先升高后降低的趋势。Nd元素的加入使合金的组织得到显著的细化,同时Al-Si合金中原先粗大长条状或板片状的Si相变成了细小的短棒状。与室温相比,在同一应变条件下,Al-7Si-0.3Mg合金的低温疲劳循环周次显著增加,这与裂纹在低温条件下的萌生门槛值提高以及扩展速率降低紧密相关;在同一温度下,材料寿命随着应变幅的增加而降低。同时,合金元素的添加也会对Al-7Si-0.3Mg合金的低温疲劳性能的提高有着促进作用。当Mg元素含量为0.6wt.%时,合金的疲劳周次达到4983次,当Nd元素含量为0.2wt.%时,合金的疲劳周次达到4169次,与Al-7Si-0.3Mg合金相比分别提高了62.84%和36.24%。