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铝硅合金具有低密度、低热膨胀性、高耐蚀性、高耐磨性等优点,广泛应用于航空航天、医疗器械和汽车工业等领域。随着硅含量增加,硅相尺寸变大,脆性共晶硅和初晶硅极易发生脆断,因此高硅铝合金一般作为铸造合金使用。近年来,东北大学在未添加变质剂情况下,采用半连续铸造制备了共晶组织明显细化的Al-Si-Mg合金铸锭,结合形变热处理制备出具有良好塑性和中等强度的变形铝镁硅合金。作为一种采用原位生成法制备的、基体可时效强化的硅颗粒增强铝基复合材料,其作为高性能结构材料成为研究的热点。对于结构材料而言,其断裂行为备受关注。然而,目前有关Al-Si-Mg合金断裂行为的研究主要集中于铸造合金,变形材断裂行为的研究集中于Al-12.7Si-0.7Mg合金。有关Si含量、析出相粒子组态等对Al-Si-Mg合金板材的显微组织、力学性能及断裂行为的影响缺乏系统的研究。为促进含镁高硅变形铝合金作为高性能结构材料的广泛应用,有必要系统地研究Si含量及热处理制度对Al-Si-Mg变形铝合金断裂行为的影响规律。本文通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)组织分析、硬度测试及单轴拉伸试验,系统地研究了自然时效态和峰时效态(170℃×8 h)Al-xSi-0.7Mg(x=1.44%、2.48%、4.92%、6.61%、8.81%、12.40%、17.20%)合金板材断裂行为,同时研究了时效制度(自然时效、170℃×2 h,170℃×8 h,170℃×18 h)对Al-6.61Si-0.7Mg合金板材断裂行为的影响规律,揭示Si含量及基体硬度对Al-Si-Mg合金板材断裂行为的影响。主要研究结果如下:(1)自然时效态和峰时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材中存在颗粒状尺寸1~3 μm的深灰色Si相、浅灰色AlFeSiMg相和针状的亮白色AlFeSi相,当硅含量达到17.20%,合金板材中还存在尺寸超过10 μm的块状初晶Si相。Si含量增加,Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材中共晶Si颗粒数量逐渐增多,颗粒间距逐渐减小,但Si颗粒尺寸几乎不变。时效时间从Oh延长至18 h对合金板材中共晶Si颗粒的数量、尺寸、间距和分布无明显影响。(2)Si颗粒具有细化Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材再结晶晶粒的作用。Si含量从1.44%增加至1 7.20%,合金板材的晶粒尺寸从46μm左右减小至8.6 μm左右。Al-6.61Si-0.7Mg合金板材固溶水淬,经170℃时效0~18 h后,再结晶晶粒尺寸和形状无明显变化。(3)自然时效态Al-6.61Si-0.7Mg合金板材未观察到明显的晶内析出相;欠时效态(170℃×2 h)合金板材基体位错上可见少量细小针状析出相;峰时效态(170℃×8 h)和过时效态(170℃×18 h)晶粒内部均可见大量沿一定惯习面交叉分布的针状析出相,时效时间延长,析出相尺寸增大。(4)Si含量增加,自然时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材的宏观硬度显著增加,基体显微硬度略有增加;屈服强度单调增加,延伸率单调下降,抗拉强度先增大后减小,Al-12.40Si-0.7Mg合金板材的抗拉强度最大。峰时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材的宏观硬度及基体显微硬度显著增加;屈服强度、抗拉强度及延伸率均呈现出先增大后减小的趋势,Al-12.40Si-0.7Mg合金板材的强度最大,而Al-4.81Si-0.7Mg合金板材的延伸率最大。(5)Si含量增加,自然时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材拉伸断口处的等轴韧窝区域不断增大,韧窝大小及深度逐渐增加,韧窝内脱粘及断裂的共晶Si颗粒数量逐渐增多,属于典型的微孔聚集型韧性断裂,裂纹扩展逐渐由绕过Si颗粒转为穿过Si颗粒;Al-17.20Si-0.7Mg合金板材断口存在大量脆断初晶Si颗粒,具有明显的脆性断裂特征;二次裂纹间距随Si含量增加而逐渐增大,长度逐渐减小并与再结晶晶粒尺寸基本一致。(6)Si含量增加,峰时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材拉伸断口处沿晶断裂特征逐渐消失,等轴韧窝区域不断增大,韧窝大小及深度逐渐增加,局部可见一定数量的二次韧窝,韧窝内脱粘及断裂的共晶Si颗粒数量逐渐增多,属于典型的微孔聚集型韧性断裂,裂纹扩展逐渐由绕过Si颗粒转为穿过Si颗粒;Al-17.20Si-0.7Mg合金板材断口中存在大量脆断初晶Si颗粒,具有明显的脆性断裂特征;二次裂纹长度随Si含量增加而逐渐减小,间距逐渐增大,再结晶晶界对二次裂纹扩展具有显著的阻碍作用。(7)不同热处理工艺后Al-6.61Si-0.7Mg合金板材的拉伸断口分布着数量不等的等轴韧窝,韧窝大小、深度及分布没有明显的变化,韧窝内共晶Si颗粒的断裂方式与基体硬度密切相关。当基体硬度较小时,仅有少量二次裂纹绕过或穿过Si颗粒,韧窝内的Si颗粒多数脱粘,少数发生脆断;当基体硬度增大时,二次裂纹的长度显著减小,裂纹长度逐渐趋于一致;裂纹间距明显变大,二次裂纹穿过Si颗粒的比例逐渐提高,绕过Si颗粒的比例显著减小,韧窝内的脆断的Si颗粒逐渐增多。