【摘 要】
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目前,铝硅（Al–Si）铸造合金因其优良的铸造性、耐腐蚀性、高强度重量比以及低热膨胀系数等诸多优点而广泛应用于航空航天和汽车工业。铝硅铸造合金的机械性能主要取决于化学成分和微观结构等。Al-Si铸造合金的力学性能和断裂行为,主要受α-Al初生相晶粒尺寸、共晶硅的尺寸和形貌控制。Sc对α-Al初生相和共晶硅颗粒形貌和尺寸的一种有效的改性方法。然而,很少有文献系统地报道了稀土元素Sc对ZL114A合金
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目前,铝硅（Al–Si）铸造合金因其优良的铸造性、耐腐蚀性、高强度重量比以及低热膨胀系数等诸多优点而广泛应用于航空航天和汽车工业。铝硅铸造合金的机械性能主要取决于化学成分和微观结构等。Al-Si铸造合金的力学性能和断裂行为,主要受α-Al初生相晶粒尺寸、共晶硅的尺寸和形貌控制。Sc对α-Al初生相和共晶硅颗粒形貌和尺寸的一种有效的改性方法。然而,很少有文献系统地报道了稀土元素Sc对ZL114A合金的不同冷速状态下应用的微观组织特征、析出行为、拉伸性能和断裂行为的影响,尤其是在不同冷速状态下Sc对α-Al凝固行为和共晶Si的变质作用。通过对ZL114A铝合金添加稀土Sc,对其合金性能进行改性。本文系统地研究了添加稀土元素Sc对ZL114A系合金不同冷速下显微组织特征,铸态和T6状态下的拉伸性能、析出行为和断裂行为的影响。得到以下结果:（1）Sc对在ZL114A合金中表现出明显的晶粒细化作用。Sc降低了ZL114A合金力学性能对冷却速度的敏感性,特别是在低冷速条件下,由于Sc的晶粒细化,ZL114A合金的延伸率均大于4.88%。在高冷却速率下（金属型）,合金的二次枝晶明显,SDAS与屈服强度关系较为遵循Hall-Petch公式,这已成为影响合金力学性能的主要因素。相比之下,在低冷却速率（砂型）下,Sc的加入会退化ZL114A合金的二次和三次枝晶,GS与屈服强度关系更为遵循Hall-Petch公式,这已成为影响合金力学性能的主要因素。（2）共晶Si优先于Mg2Si和Al Sc2Si2相的形成,在共晶阶段的末期,Mg2Si、Al Sc2Si2和Si才进行共晶生长。共晶Si的形貌和尺寸与Sc的加入以及冷却速度有关且由于Sc有变质作用,冷却速度较大时,共晶Si相凝固速度很快,未能进行充分扩散,由于Sc元素具有变质作用,共晶Si相呈较为细小纤维状。冷速较小时,共晶Si有足够的时间扩散到晶界处,呈较粗大纤维状。（3）T6热处理后,金属型铸造中,ZL114A合金的UTS和YS值分别提高71.5%和154.1%,延伸率略微下降,ZL114A-0.5Sc合金的UTS和YS值分别提高69.2%和143.0%,延伸率提升117.3%。砂型铸造中,ZL114A合金的UTS和YS值分别提高93.2%和179.6%,ZL114A合金的延伸率提高38.2%。ZL114A-0.5Sc合金的UTS和YS值分别提高98.9%和173.3%,但ZL114A-0.5Sc合金在T6热处理后延伸率略微降低。
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