鑄造鋁硅系合金的時效研究與應用進展

藍凱，楊弋濤

鑄造鋁硅系合金的時效研究與應用進展

藍凱，楊弋濤

（上海大學 材料科學與工程學院，上海 200444）

圍繞鑄造鋁硅系合金，基于國內(nèi)外文獻調(diào)研，綜述了當前國內(nèi)外的時效研究與應用進展。通過調(diào)整合金成分、改善熱處理工藝等方式可以調(diào)控鑄造鋁硅系合金中析出相的形貌與分布，從而改善合金的性能以滿足工業(yè)應用的需求。在現(xiàn)有的時效處理工藝中，主要分為單級時效、雙級時效以及回歸再時效。在此基礎(chǔ)上著重分析了不同時效工藝下鑄造鋁硅合金的組織及力學性能變化；進而綜述了當前鑄造鋁硅合金的應用進展。基于上述研究結(jié)果，通過對熱處理工藝進行改進，得到更加均勻的GP區(qū)，以及更多的亞穩(wěn)相析出，能使鋁硅合金的塑性增加而強度不會過于降低，希望為提升鑄造鋁硅系合金的力學性能提供一些有效可行的思路。

鑄造鋁硅系合金；時效機理；時效工藝；析出相；力學性能

鑄造鋁硅合金有著質(zhì)量較輕、強度高、導熱系數(shù)大、耐蝕性好、鑄造性能好、流動性好、收縮率小、加工成形性優(yōu)良等優(yōu)點，因此被廣泛運用在汽車、航空航天、建筑等行業(yè)之中[1-2]。鑄造鋁硅合金通常被用于制造中低強度的復雜鑄件，如高鐵動車組的枕梁、渦輪泵殼、汽車結(jié)構(gòu)部件等[3]。但是鑄造鋁硅合金的塑性、韌性偏低，強度與鋁鎂、鋁銅系鑄造合金相比較低，其綜合力學性能總體不高，因此提高鑄造鋁硅合金的性能以滿足工業(yè)生產(chǎn)不同需求，已成為當下鋁合金行業(yè)研究的重點之一。

調(diào)整合金的固溶及時效處理工藝能對合金組織和性能造成較大的影響。通過改善固溶處理工藝，可以均勻化合金元素、調(diào)節(jié)固溶原子在固溶體中的組織結(jié)構(gòu)以及分布方式，在改善合金強度、塑性的同時，為后續(xù)時效處理做準備；而時效處理中，隨著時效的進行，溶質(zhì)原子與第二相組織逐漸析出，在鋁合金中起到了析出強化的作用，增加鋁合金的強度。其中沉淀相的種類、組織形貌以及分布狀況都與合金的性能有著較大的聯(lián)系。時效處理通過改變時效時間與時效溫度可以控制經(jīng)固溶處理后合金的組織，從而較為簡便地得到符合人們需要的使用性能。因此有必要對鑄造鋁硅合金的時效處理工藝進行深入了解。國內(nèi)外的研究人員進行了大量的研究[2-4]。當前對于鋁硅系合金的時效研究主要圍繞單級時效[5-6]、雙級時效[7-8]以及回歸再時效處理等[9-10]。文中將重點介紹通過時效處理提高鋁硅合金力學性能的原理以及方法，為調(diào)控、改善低硅鑄造鋁合金的力學性能，尤其是增強塑性方面提供一定的設(shè)計思路與方法。

1 固溶處理

鑄造鋁硅合金的固溶強化通常與后續(xù)的時效處理一起使用，因此時效處理效果的好壞很大程度上與固溶處理結(jié)果息息相關(guān)。在鑄造鋁硅合金固溶處理的過程中，通過在一定溫度下加熱，使合金中的第二相組織全部溶入到基體組織中，鑄件合金元素均勻化，然后以一定的冷速進行淬火處理，以獲得過飽和固溶體[11]。

在固溶處理過程中，隨著固溶溫度的增高、固溶時間的增加，合金中的第二相組織溶解更加充分，合金元素分布更加均勻，空位以及位錯等缺陷增多[12]。因此在進行冷卻后，能形成組織、成分較為均勻的過飽和固溶體，使后續(xù)的時效處理效果更好。但是要注意的是，固溶溫度與固溶時間較高后，會發(fā)生過燒現(xiàn)象，從而降低后續(xù)時效處理的效果，危害合金性能。因此一般固溶溫度保持在合金的共晶溫度附近，爭取不發(fā)生過燒的同時，提高固溶處理的效果[13]。在固溶處理冷卻降溫的過程中，冷卻速度的選擇也與后續(xù)的時效處理息息相關(guān)。進行淬火處理后，合金在加熱過程中過飽和固溶體的組織形貌會保留到室溫狀態(tài)下，而冷卻一開始時，其中的組織便發(fā)生了變化，已經(jīng)有了第二相組織的析出和空位、位錯等缺陷的移動。當冷速較低時，過飽和固溶體中的組織變化較大，不利于后續(xù)時效處理的效果。當冷速較高時，又會使合金中的應力過大導致合金發(fā)生變形開裂。

鑄造鋁硅合金的固溶處理主要是為了得到較好的過飽和固溶體組織[14]，使合金元素均勻化，以及為后續(xù)的時效處理做準備。

2 時效原理與應用

將合金在一定溫度條件下放置一段時間，調(diào)節(jié)合金中過飽和固溶體的分解析出過程，從而改變合金的組織形態(tài)以及分布，進而改善合金性能的一種熱處理工藝即時效處理。為了獲得符合人們需求的使用性能，鑄造Al-Si合金在經(jīng)過固溶處理后，通過對合金采用不同的時效處理工藝，可得到符合人們需求的合金性能。時效處理只需要改變時效溫度以及時效時間便能影響合金的組織從而改善性能，在工業(yè)生產(chǎn)中有較好的性價比，也是當前鋁合金最為常用的熱處理手段之一，因此了解鑄造Al-Si合金的時效處理工藝對工業(yè)生產(chǎn)有著一定程度的參考意義。當前的時效處理研究主要圍繞添加Mg，Zn，Cu等合金元素，單級時效、雙級時效以及回歸再時效進行展開。

在時效過程中，過飽和固溶體會發(fā)生分解，溶質(zhì)原子發(fā)生偏聚并析出第二相組織，從而起到強化鋁合金性能的作用。時效過程中組織的變化主要為3個階段。

1）溶質(zhì)原子從過飽和固溶體中析出并發(fā)生偏聚，這部分溶質(zhì)原子的偏聚的區(qū)域一般被稱為GP區(qū)。此時GP區(qū)與母相呈共格關(guān)系。此時析出相較小，位錯呈切過機制進行移動，隨著析出相尺寸的增加，位錯切割機制的強化效果較好，合金強度增加。

2）隨著時效溫度增高與時效時間增加，GP區(qū)開始轉(zhuǎn)變?yōu)閬喎€(wěn)相β'與β"，此時亞穩(wěn)相β'和β"與母相呈半共格關(guān)系。因此發(fā)生晶格畸變，增加了合金的力學性能。

3）最后亞穩(wěn)相β'與β"轉(zhuǎn)變?yōu)榕c母相組織完全不共格的穩(wěn)定的第二相組織。隨著時效溫度的增高與時效時間的增加，半共格的亞穩(wěn)相β'不斷向與基體完全共格的β相發(fā)生轉(zhuǎn)變，因此晶格錯配度降低，析出強化效果減弱，合金力學性能降低，并且隨著時效溫度的增高與時效時間的增加，第二相組織不斷聚集并長大。由于析出相的尺寸增加到了一定的程度，此時位錯切過析出相的應力要大于位錯繞過析出相的應力，故位錯以繞過機制進行移動，這時合金的強度隨著析出相尺寸的增加而降低。由此可見，時效過程中顯微組織的變化都與時效過程以及時效時間的變化相關(guān)。

時效處理的效果與析出相息息相關(guān)[15]。合金元素的添加能影響合金中溶質(zhì)原子與第二相析出物，因此國內(nèi)外諸多研究人員通過在鋁硅系合金中[16-17]添加不同的合金元素，控制時效過程中的組織從而得到理想的性能。

在宋宇等[16]的研究之中，銅元素有效地增加了Al-Mg-Si系合金的時效硬化速率以及時效硬度。Li Bo等[18]的研究表明，隨著銅含量的增加，Al-2.5Mg-Cu-0.2Si合金的時效硬化速率和時效硬度都得到了一定的增加，但是銅的質(zhì)量分數(shù)高于2.10%后，會使合金的晶間腐蝕性變差。研究表明，Zn元素的添加能顯著提高時效硬度，并且縮短時效時間，加快合金的硬化速度[19]。根據(jù)許國宇等[20]的研究，隨著Zn元素含量的增加，合金的時效峰值有所提高，且時效硬化速率增加。張百在等[21]的研究表明，隨著Mg含量的增加，Al-Si合金時效處理后，組織中的富Fe相形貌更為細小規(guī)整，共晶Si組織更小，從而使合金的綜合性能更為優(yōu)異。Mn元素對鋁硅合金的性能也有著較好的影響，同時與其他元素相比，Mn元素能起到細化合金晶粒的作用[22]，并且在Al-Si系合金中加入Mn元素后，Mn元素會與合金中的鐵雜質(zhì)生成Al(FeMn)，使針狀的β-AlFeSi相變?yōu)闈h字型的α-AlFeMnSi相，從而減少合金中鐵雜質(zhì)的不良影響[23]。李潤霞等[24]的研究表明，當Al-Si合金中的Mn元素含量增加時，促進了時效中的GPⅡ區(qū)的形成，阻礙了亞穩(wěn)相β的形成，從而促進了Al-Si合金的時效強化過程。但是Mn元素含量過多后反而會導致π-Fe相的粗化、α-Al(FeMn)Si相以及共晶硅組織的粗化[25]。Fe元素在鑄造Al-Si合金中一般為雜質(zhì)元素，以漢字型α-AlFeMnSi和針狀β-AlFeSi兩種中間相形式存在。對材料的力學性能和微觀組織形貌產(chǎn)生不利影響[26]。通常在Al-Si合金中添加質(zhì)量分數(shù)為0.2%～0.8%的Er元素以增強合金力學性能[27-29]。Yi H E等[17]的研究表明，添加質(zhì)量分數(shù)為0.2%的鉺（Er）元素，略微增加了A356合金的硬度，同時Er元素的添加能提供A356合金的熱穩(wěn)定性。通過顯微組織觀察可知（見圖1[17]），Er元素的添加使合金中的析出相數(shù)量增多，合金在峰時效時，析出相為致密、細小的針狀β"相，同時A356-Er的析出相尺寸要小于A356合金，說明Er元素可以起到細化析出相的作用。隨著時效時間的延長，析出相的尺寸變長，同時有共晶Si析出。劉懷冰等[30]的研究表明，Al-Si-Mg-Cu合金中Er元素最佳加入量為0.6%（質(zhì)量分數(shù)），此時具有良好的強化作用，輔以合理的熱處理工藝可使合金的抗拉強度達到237 MPa。

圖1 180 ℃時效后，A356合金時效峰值以及過時效后的TEM照片[17]

3 時效工藝與應用

3.1 單級時效處理

單級時效工藝流程較為簡單，并且可以使鋁硅合金獲得較好的強度，因此常被用作在提升產(chǎn)品的強度中。通常單級時效處理中主要通過改變時效溫度以及時效時間來完成合金性能的控制。

研究表明，鑄造Al-Si合金未經(jīng)熱處理前，其鑄態(tài)組織為多邊形的粗晶硅以及大量粗大的針狀共晶硅。經(jīng)過480 ℃固溶處理120 min+190 ℃單級時效熱處理90 min后，長針狀共晶硅熔斷變?yōu)槎贪魻铑w粒，同時第二相組織更為彌散析出[5]。增加時效溫度，達到時效峰值的時間會減少，從動力學的角度看，更高的時效溫度下原子擴散更快[13-31]。研究表明在時效過程中要注意控制時效溫度，時效溫度過高，合金中的析出相發(fā)生粗化，使合金的硬度下降[32]。資料報道[33]，時效溫度150 ℃以上鋁合金析出β'相。宋亮等[34]認為，當時效溫度為175 ℃時，合金析出的沉淀相以GP區(qū)和β'相為主，此時析出相與母相保持半共格狀態(tài)，晶格畸變帶來的強化效果最好。當時效溫度升高后，時效硬化速率增加，合金提前達到最高硬度。當時效溫度為300 ℃，合金不再沉淀析出GP區(qū)以及β'相，而是直接析出平衡的β相組織，因此合金沒有發(fā)生時效強化，硬度降低。隨著時效溫度的升高，溶質(zhì)原子更易擴散，發(fā)生聚集，析出第二相組織，從而使晶格畸變增加，阻礙位錯滑移，合金的硬度上升。但是隨著時效溫度的進一步增加，析出的第二相組織開始長大，因此硬度降低。但是由于析出相的長大與溫度的增加，第二相組織對位錯的釘扎降低，位錯更容易滑移，因此沖擊韌性上升[35]。

魏超等[36]的研究表明，時效時間增加，Al-Si合金的強度先增加后減少。根據(jù)Edwards L等[37]的理論，在時效時間較短時，析出相主要為GP區(qū)與β'相，隨著β'相的析出晶格畸變不斷發(fā)生，合金的強度增加。當時效進入后期，β'相開始向與鋁合金母相完全共格的穩(wěn)態(tài)β相發(fā)生轉(zhuǎn)變，之后晶格畸變開始減少，因此合金的力學性能降低。隨著時效時間的變化，析出相會逐漸長大并產(chǎn)生變化。張萬坤等[38]研究發(fā)現(xiàn)（見圖2），當時效時間為9 h，組織中彌散分布著針狀的θ相和點狀分布的Q相。隨著時效時間的延長，針狀θ相變?yōu)榱似瑺瞀认喽c狀Q相變?yōu)榱酸槧頠相，因此合金的強度、硬度都降低。并且張萬坤認為，當單級時效溫度較高時，GP區(qū)形成的過程中，GP區(qū)上同時發(fā)生θ相和Q相的形核，因此單級時效過程中強化相不均勻析出。

圖2 不同時效時間下顯微組織200倍放大結(jié)果[38]

俞德新等[39]的實驗結(jié)果表明，隨著時效時間的延長，低硅Al-Si-Mg鑄造鋁合金的強度變化不大，但是斷后伸長率不斷增加，直到發(fā)生了過時效后其伸長率開始下降。時效溫度增加，其力學性能增加、伸長率降低。但是伸長率變化不大，在時效峰值時，屈服強度為313 MPa，仍有著8.1%的斷后伸長率。

對于Al-Si-Cu合金來說，時效后的強度與θ-Al2Cu相相關(guān)[40]。在Santos S等[41]的研究中，500 ℃固溶6 h+190 ℃時效4 h后得到合金的強度最佳（125HV）。時效溫度為160～190 ℃時，顯微組織中GP區(qū)的形成以及Al2Cu相的產(chǎn)生導致合金強度變化。時效溫度超過190 ℃后，合金的Al2Cu相逐漸長大導致硬度下降。值得注意的是，相較于Al-Si-Cu系合金與Al-Si-Mg系合金，Al-Si-Cu-Mg系合金由于β-Mg2Si與S-Al2CuMg相的析出，在時效過程中出現(xiàn)雙時效峰[42]，因此對于Al-Si-Cu-Mg系合金可以通過選擇不同的時效峰來得到符合人們需求的性能。Giovanni等[43]的研究表明，155 ℃+10 h第2次時效峰比155 ℃+4 h第1次時效峰強度更高，伸長率更好。但是研究也表明，190 ℃+2 h第1次時效峰的力學性能與伸長率比190 ℃+4 h第2次時效峰更好。Li等認為，Al-Si-Cu-Mg系合金雙時效峰中第1個時效峰是由于高密度GP區(qū)的形成，第2個時效峰是亞穩(wěn)相顆粒析出，由于GP區(qū)和亞穩(wěn)相在位錯上的形核導致GP區(qū)相向亞穩(wěn)相過渡，產(chǎn)生明顯間隔，從而產(chǎn)生雙時效峰[6]。為了了解雙時效峰對鑄造鋁硅合金力學性能的影響，還需對時效中GP區(qū)溶解和亞穩(wěn)相的形成進行更多的研究。

3.2 雙級時效處理

雙級時效即為不同溫度下進行2次時效處理。第1階段是在較低溫度下進行預時效，提前調(diào)整合金組織為后續(xù)的第2次時效階段的形核做準備；第2級時效階段是高溫時效階段，此時析出相在GP區(qū)析出；與單級時效相比，雙級時效處理后的合金有著更好的性能配比，強度變化不大，但是有著更好的塑性以及耐應力腐蝕性能[7-8]。

研究表明[38]，對于一系列亞穩(wěn)相合金來說，雙級時效工藝在第1級時效時，能獲得數(shù)量多且分布均勻的GP區(qū)，這些均勻分布的GP區(qū)有助于亞穩(wěn)相在第2級時效階段的形核，使合金有著更好的組織分布，并且雙級時效相比于單級時效來說有著更多的位錯密度以及析出密度[44-45]。采用雙級時效后能使合金達到時效峰值的時間縮短。當預時效溫度較低時，也會使高溫階段的時效峰值提前[46]。

對于A356鋁合金時效過程之中的變化，一般認為Al-Si-Mg合金時效過程中微觀組織變化為：GP(Ⅰ)區(qū)?GP(Ⅱ)區(qū)?亞穩(wěn)相β'?穩(wěn)定相β(Mg2Si)[47]。合金的預時效過程中，主要是為了獲得致密的GP(Ⅰ)區(qū)，Si與Mg原子聚集在基體中的位錯以及缺陷上。這樣當進入第2階段時效后，便能為GP(Ⅱ)區(qū)的形成提供強化核心。合金中析出相與α-Al基體之間的相界關(guān)系的變化使合金的強度隨著發(fā)生變化。盧雅琳等[48]研究中，發(fā)現(xiàn)隨著終時效溫度的升高，A356合金的強度伸長率先上升后下降，A356合金在終時效過程中，預時效期間形成的GP(Ⅰ)區(qū)向GP(Ⅱ)區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)變（見圖3）。GP(Ⅱ)區(qū)與GP(Ⅰ)區(qū)此時都與α-Al基體保持共格狀態(tài)，但是隨著時效溫度的增加，GP(Ⅱ)區(qū)的尺寸不斷變大，對位錯的阻礙作用加強，因此強度增加。隨著時效溫度的增加，組織中的GP(Ⅰ)區(qū)不斷轉(zhuǎn)換為GP(Ⅱ)區(qū)，其強度、塑性也不斷增加，最終當GP(Ⅰ)區(qū)完全轉(zhuǎn)換為GP(Ⅱ)區(qū)時，強度達到峰值；隨著時效溫度的繼續(xù)增加，溶質(zhì)原子Si和Mg開始形成亞穩(wěn)相β'相。由于亞穩(wěn)相β'相與α-Al基體為半共格關(guān)系，因此析出相對位錯的阻礙作用降低，宏觀上表現(xiàn)為合金的強度、塑性開始下降；而當終時效溫度進一步增加后，亞穩(wěn)相β'相從基體脫溶，形成穩(wěn)定的β相（Mg2Si相），此時與基體為非共格關(guān)系，隨著時效的繼續(xù)，強度、塑性不斷下降。

圖3 A356合金在不同終時效溫度下抗拉強度與伸長率[48]

在周斌等[49]的研究中，傳統(tǒng)熱處理后，合金基體組織中分布著圓粒狀共晶Si以及尺寸較大的片狀共晶Si，且在基體組織中分布較不均勻。經(jīng)過雙級時效處理后，基體組織中的共晶Si均勻分布在基體上，同時共晶Si組織分布更為有序化（見圖4[49]）。

圖4 傳統(tǒng)時效處理與雙級時效處理后AlSi7Mg合金的顯微組織[49]

Al-Si-Cu-Mg系合金在時效初期，Cu-Mg元素會在晶界處富集形成GP區(qū)，而后GP區(qū)發(fā)生溶解，亞穩(wěn)態(tài)組織開始沉淀形核[50]。Li Y J等[51]認為，GP區(qū)的均勻分布使合金的亞穩(wěn)態(tài)組織在峰時效時，能有更為均勻的結(jié)構(gòu)，從而改善合金的力學性能。因此在進行雙級時效時，要改善初始時效溫度，得到高密度、分布均勻的GP區(qū)。Zhang等[8]的研究中，使用了低溫時效、高溫時效以及雙級時效3種時效方式，通過斷口形貌對比分析其力學性能。在低溫時效時2組不同成分的Al-Si合金的斷口形貌中出現(xiàn)大量韌窩，呈現(xiàn)標準的韌性斷裂的特征，同時有部分共晶硅析出且在Al基體中形成裂紋，時效過程中溶質(zhì)原子形成均勻且致密的GP區(qū)，從而提高合金的塑性，但是時效溫度較低時，抑制了亞穩(wěn)相的形成，導致合金的強度不能更好提高；在高溫時效時，2組不同成分的Al-Si-Cu-Mg合金的斷口形貌上出現(xiàn)了較多的撕裂棱以及少量的韌窩。與低溫時效相比，時效溫度較高時，亞穩(wěn)相以穩(wěn)定相能更好析出，因此合金的強度要更高，但是相應的塑性變差；與高溫時效后合金的斷口形貌相比，使用雙級時效后，2組不同成分的Al-Si-Cu-Mg合金的斷口形貌上出現(xiàn)了較多的韌窩以及更少的撕裂棱，說明此時合金的塑性較好。在雙級時效過程中，較低的初時效溫度可以獲得更為致密的GP區(qū)，而在后續(xù)第2次時效時，更高的溫度使合金中的亞穩(wěn)相在均勻致密的GP區(qū)析出，使合金強度增加的同時，有著較好的塑性。通過雙級時效，平衡了合金的強度與塑性，得到了更好的均衡性能。

3.3 回歸再時效處理

回歸再時效處理（Regression and Re-Ageing）通常指在2次較低溫度的時效中插入1次較高溫度的回歸時效處理的時效制度?；貧w再時效處理由時效至時效峰值、回歸處理、在時效峰值溫度下再時效幾個步驟組成[9]?；貧w再時效處理相較于T7處理在提高鋁合金抗腐蝕性能的同時使合金的強度下降過多[52]。回歸再時效工藝能更進一步調(diào)節(jié)析出相合金中析出相的形態(tài)以及分布狀態(tài)，從而得到符合人們需求的性能[53]。與鑄態(tài)和單級時效后的合金相比，回歸再時效處理后，合金的強度比鑄態(tài)的高，比單級時效處理后的低，而伸長率變化與強度變化相反[54]。

左曉姣等[55]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著終時效溫度的增加，析出相發(fā)生過時效，使合金硬度降低。回歸溫度增加，合金的硬度上升，而當回歸溫度過高時，在GP區(qū)的回溶過程之中，會發(fā)生過渡相以及析出相的形核、長大以及粗化，同時部分溶解的過渡相重新長大，最終導致合金組織中的強化組織分布不均勻以及穩(wěn)定相的粗化使合金硬度下降。

王鑫等[10]的研究結(jié)果表明，6082鋁合金在預時效后析出Mg2Si相以及單質(zhì)Si，經(jīng)過回歸處理后，析出的Mg2Si相溶解，經(jīng)過再時效處理后，晶界內(nèi)再次析出細小彌散的Mg2Si強化相，晶界上形成粗大斷續(xù)的平衡態(tài)組織。在回歸處理過程中，合金晶內(nèi)的亞穩(wěn)態(tài)原子聚集區(qū)以及GP區(qū)重新溶入基體中，但是晶界上的非共格平衡相繼續(xù)長大并且粗化的同時，這些非平衡共格相呈現(xiàn)斷續(xù)分布，因此使合金的耐蝕性能增加。經(jīng)過再時效處理后，晶界內(nèi)的強化相繼續(xù)析出，因此合金強度增加。最終合金組織的晶內(nèi)彌散分布著強化相而晶界上斷續(xù)分布著非平衡共格相，從而使合金的耐蝕性能提高的同時，保證了一定的強度。

4 總結(jié)與展望

目前許多時效方法都聚焦于通過控制時效溫度以及時效時間來對析出相進行控制。單級時效能在較為簡單的工藝下獲得較好的強度，但是強度與塑性總是不能得到較好的平衡。雙級時效與回歸再時效處理通過多次時效處理對各個時效過程進行了組織調(diào)控，可獲得更好的均衡性能。

在未來的鋁硅合金研究與應用中，為了獲得更好的性能，需要對析出相的析出順序以及析出方式進行較為精準的調(diào)控，比如通過控制預時效時間，盡量多地析出彌散均勻分布的GP區(qū)，使終時效過程中的析出相均勻分布，在不犧牲過多強度的情況下提升塑性。值得注意的是，目前的鑄造Al-Si系合金中，添加不同的合金元素導致析出相的種類以及析出順序變得更為復雜，因此需要深入了解這些相的析出行為，為鑄造Al-Si系合金時效處理工藝提供更具有針對性的指導。

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Research and Application Progress on Aging of Cast Al-Si Alloy

LAN Kai, YANG Yi-tao

(School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China)

The current domestic and foreign aging treatment research and application progress were reviewed based on literature study at home and abroad, focusing on cast aluminum-silicon alloys (Al-Si alloy). By adjusting the alloy composition and improving the heat treatment process, the morphology and distribution of the precipitated phases in the cast aluminum-silicon alloy can be controlled, thereby improving the properties of the alloy to the needs of industrial application. In the existing aging treatment process, it was mainly divided into single-stage aging, double-stage aging and regression re-aging. On this basis, the microstructure and mechanical properties of cast Al-Si alloys under different aging processes were analyzed. Then, the current application progress of cast Al-Si alloys was reviewed. Based on the above research results, by improving the heat treatment process, a more uniform GP region and more metastable phase precipitation can be obtained, which can increase the plasticity of the aluminum-silicon alloy without reducing the strength too much. It is expected to provide some effective and feasible ideas for improving the mechanical property of cast aluminum-silicon alloys.

cast Al-Si alloys; aging treatment mechanism; aging treatment process; precipitated phase; mechanical performance

10.3969/j.issn.1674-6457.2022.03.016

TG166.3

A

1674-6457(2022)03-0124-09

2021-09-25

藍凱（1999—），男，碩士生，主要研究方向為鑄造鋁硅合金熱處理。

楊弋濤（1964—），男，博士，教授，主要研究方向為鑄造工藝和汽車材料輕量化等。