在铝硅铸造合金的凝固过程中，液态金属的流动对于补偿铸件收缩和防止气孔形成有着重要的意义。在整个浇注过程中，液态金属在枝晶问网络中的流动是最关键的预防气孔形成的一步。在这个被称为“枝晶问补缩”的过程中，液态金属必须流过枝晶间的正在逐步消失的残余液态金属，通道到达铸件最后凝固的部分进行补缩。一旦金属液补缩的压力不足以克服液态金属通道中的阻力，那么铸件缩孔就会形成。而枝晶问补缩的阻力与枝晶网络的渗透性密切相关。另一个铸造铝硅合金面临的困难是合金相除了有铝硅共晶相，在枝晶问区域还存在阻碍残余金属液流动的金属问相。实际上这种凝固相网络的渗透性与凝固相比例和其中残余金属液通道的大小密切相关。

  大量研究表明，含铁的铝硅铸造合金中气孔生成与针状β—A15FeSi相的出现有一定联系。铁浓度越高，气孔也越多，当铁含量达到特定水准后，还可以在铸件中观察到类似海绵组织的“海绵状气孔。这是由于大量气孔彼此相连形成的。研究人员认为这种“海绵状气孔”的产生是由于铁元素的过度富集导致大量β—A15FeSi相的出现。这些针状相最初形成于枝晶刚络问。随后铝硅共晶以共晶颗粒的形式析出，之后进一步在含铁相中形核长大。导致的结果是凝固相网络的渗透性急剧下降，最终在铸件中形成彼此相连的缩孔缺陷。

  在铝硅合金中加入锰可以很好的抑制由铁引起的气孔生长。其原因是锰可以结合针状β—A15FeSi相形成一种新的复合物A115(Fe，Mn)3Si2，通常被称为“汉字形貌”。研究人员认为，这种含锰的金属问相的生成能够提高金属中凝固相网路的渗透性，因而能有效减少气孔生成。

  抛开铁和锰对铝硅铸造合金凝固的影响不谈，还有必要考虑到对于绝大部分正在研究的共晶凝固的合金，合金成分都是极为重要的因素。因此即便铝矽共晶则气孔产生并没有重要影响，我们也决不能忽视对它的研究。过去，相关研究的焦点是完整的共晶相对铸件组织的影响，而共晶颗粒却一直被疏忽。

  尽管对铁锰影响气孔生成和铝硅共晶形成的机理还并不完全了解，一项致力于相关研究的科研项目已经开始了，该项目包含很多相关实验，将持续数年时间，而且将对气孔形成机理作深入酽究。本论文将简要介绍迄今为止，本项目所得到的主要成果，尤其是与铸造实践相关的成果。

　　研究项目

  图一概述了本研究项目的内容，研究旨在分析工业AlSi(cu，Mg)合金的化学成分对微孔生成和Alsi共晶凝固的影响。从鬻{还可以看到研究还包括考查元素Sb、Bi、Na、sr对合金的影响。其中对于Na、S r的研究在这里并没有展开。

 列出本项目所使用的合金种类。从襄氇可以看到，我们除了改变si浓度，还尝试了在维持Mg浓度一定的情况下改变Cu浓度。为了研究Fe和Mn的影响，我们选

取了Fe浓度在0.1％到1.3%，Mn浓度在0.1％到0.5‰之间的样本。

  本次研究是在澳洲昆士兰大学进行的。

　　步骤

  在之前提到的一项长期研究中，我们发现铸型和相关的浇冒口系统需要根据合金液成分的不同而改变来达到气孔生成的要求。因此，我们采用了两种不同的铸型图2。铸型A是一个高160毫米、厚30毫米的空心圆柱体。这个铸型使用了一到两个冒口，冷铁安放不限。铸型B是一个平面体，形状如图2所示。平面中心的余高是为了促进气孔生成。铸造过程采用重力铸造方法。为最大程度减低浇注时产生的金属液扰动，两种铸型都采用了经过优化的浇注系统。铸型A金属液由冒口浇入，浇注满后铸型进行180。旋转以确保冒口中始终有金属液以备凝固阶段的补缩。这两种铸型都是由树脂砂制作。其它一些相关实验条件如下：

　　一砂型及砂芯材料：树脂砂；

　　一冷铁材料：AlMgsi合金，覆石墨；

　　熔炉：20kV无心熔炉；

　　初始材料：Al 99.8；AlSi5CulMg；AlSi7Mg；

　　一合金材料：高纯度Si，高纯度Cu，Fe料饼(Fe80)％)；

　　一铸件重量：4公斤；

　　一除气(多孔塞)：氩(10到30分钟，3.5公升／分钟，740℃)；

  浇注温度：约735℃；

　　一浇注程式：坩埚手工浇注。

  为了测量气孔，铸件都被分块标记了。铸件A被分成了八层，每层又被分为四份a、b、c、d。层的厚度大约为20毫米。铸件B被分为两部分，一部分为气孔的主要发生部(“缺陷区”)，另一部分则很少气孔生成(“对照区”)。对于气孔的分析，我们采用的是阿基米德方法。现分别求得每一部分的气孔量，然后相加便得出总的气孔量。气孔分析的结果需要经过金相实验法来校正，尤其是考虑到由铸件收缩引起空洞的误差。

                                                                                    来源：中国同赢铸造网