硅、镍含量与制备工艺对Al-Si-Ni合金组织和热学性能的影响

来源：机械工程材料杂志2024年第9期北京时间：

作者：隋明冉, 张瑜璐, 李乙庚, 李鹏宇, 南邵俊, 杜军

摘要：利用普通凝固、水冷铜模亚快速凝固和水冷铜模亚快速凝固复合热处理（520 ℃×6 h）3种工艺,分别制备了Al-11Si-5Ni合金、Al-22Si-10Ni合金和Al-33Si-15Ni合金,研究了不同合金的显微组织和热学性能。结果表明：Al-11Si-5Ni共晶合金在凝固过程中仅发生Al-Si-Al3Ni三元共晶反应,形成由α-Al相、共晶硅相和共晶Al3N相组成的三元共晶组织；Al-22Si-10Ni合金与Al-33Si-15Ni合金为过共晶合金,组织由初生硅相、初生Al3N相和三元共晶组织组成,其凝固过程分为初生硅相析出、初生硅相与Al3Ni相的共同析出以及Al-Si-Al3Ni三元共晶反应3个阶段；随着镍、硅含量的同步增加,初生硅相与Al3Ni相粗化；与普通凝固工艺相比,水冷铜模亚快速凝固工艺可以细化合金组织,而热处理使共晶硅相与共晶Al3Ni相发生球化。随着硅、镍含量的同步增加,合金的热导率与热膨胀系数均下降,而水冷铜模亚快速凝固复合热处理可以有效提升合金的热导率。水冷铜模亚快速凝固复合热处理工艺制备的Al-22Si-10Ni合金具有优异的综合性能,其室温热导率为129.9 W·m−1·K−1,100 ℃热膨胀系数为13.8×10−6 K−1,25~100 ℃平均热膨胀系数为12.9×10−6 K−1。

关键词：Al-Si-Ni合金, 镍和硅含量, 亚快速凝固, 显微组织, 热学性能