高硅铝合金的研究现状及展望

董屹盛，吕洪玉

(天津科技大学 机械工程学院，天津 300457)

高硅铝合金自20世纪被研发至今发展非常迅速，由于其具有质量轻、耐磨性好、硬度高、热膨胀系数低、导热性能好等优点，目前被广泛应用于电子封装、汽车和航空航天等领域[1-2]。高硅铝合金中含有大量初晶Si，随着Si含量增加，初晶Si颗粒变得粗大，与针状的共晶Si共同降低基体的性能。因此如何采用先进的制备方法制备出综合性能优异且经济性好的高硅铝合金，已成为材料工作者的研究重点。

1 高硅铝合金简介

高硅铝合金属于过共晶Al-Si合金，Si含量(质量分数，下同)一般在17%～70%，通常被认为是金属基复合材料，其组织是由Si相作为硬质相均匀地分布在较软的α-Al基体中。按照成分高硅铝合金分为两类：一类是Al-Si二元合金，另一类则是以铝、硅为主要元素，添加一些合金元素而形成多元高硅铝合金。高硅铝合金的成分不同，其特性也有一定差异，进而有不同的用途。

1.1 二元高硅铝合金

对于Si含量为17%～30%的二元高硅铝合金，与普通的铸造铝硅合金(Si含量在13%以下)相比，力学性能显著提高，耐磨性能和导热性能更好，热膨胀系数更低，因此适用于汽缸和活塞等需在高温下长时间服役的零件。但是过高的Si含量容易导致合金中Si相过多且粗大，降低力学性能和切削性能，因此必须采取一定的措施加以改善。常用的方法有变质处理、半固态搅拌、快速凝固、喷射成形等[3]。江峻等[4]通过熔铸法制备的Al-20Si初晶Si平均尺寸为7.1 μm，抗拉强度达到210 N/mm2，伸长率达3.89%。……