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过共晶Al-Si合金由于其良好的耐磨性和低热膨胀性,广泛应用于机械、汽车、航空等领域。为了提高过共晶Al-Si合金的性能,人们已经研究了很多冶金和物理的方法。超声波在合金熔体中具有独特的声空化和声流作用,是一种无污染的物理场细晶方法,与传统的变质方法相比有其独特的优越性,是一种新型而具有前景的熔体处理技术。本文研究了超声振动作用下过共晶合金的凝固行为。首先,采用高能超声波对Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20%Si合金微观组织形貌的影响。控制Al-20%Si合金熔体温度在620～680℃之间时,研究合金凝固组织随熔体温度和超声波处理参数的变化规律。结果表明,随着导入超声波输出功率的增大和处理时间的延长,Al-20%Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒;超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时,可以获得最佳的效果,初晶硅的尺寸细小、圆整度高、分布均匀。其次,为了进一步改善Al-20%Si合金的组织和性能,首先用PCl5和Al-10%Re变质剂对Al-20%Si合金进行变质处理,再对其进行超声波处理,研究超声波处理对变质Al-20%Si合金组织形貌和细化效果的影响。结果表明: PCl5能够细化Al-20%Si合金中的初晶硅组织,但对共晶硅不起变质细化作用。Al-10%Re中间合金不仅可以细化初晶硅,而且可以细化共晶硅组织。超声波处理能够显著破碎变质Al-20%Si合金的初晶硅组织,获得细小且分布相对均匀的初晶硅组织。最后,研究了超声波处理和变质处理对Al-20%Si合金力学性能的影响,并用SEM观察合金断口形貌来研究其断裂机制。结果表明:超声处理和变质处理都可以显著提高Al-20%Si合金的抗拉强度和延伸率,从试样拉伸断口观察到超声处理后可以在断口上有较多的撕裂带和韧窝,表现为脆性断裂和韧性断裂的混合型断裂特征;而未超声处理的Al-20%Si合金断口基本上表现为脆性断裂特征。