试验结果

  铁对气孔生成的影响。Fe浓度对于不同AlSi铸造合金的影响，大体上气孔随着Fe浓度的增加而增多。这里对不同的合金需要分辨清楚，对于AlSi10Cul和AlSi10Cul来说，它们的气孔率随着Fe浓度的上升先是有短暂的下降，当Fe浓度达到一个临界值后，又会上升。缓蕊更加详尽的解释了这种关系(以A1sil0Cul为例)，明显看到气孔率从一个特定的Fe浓度开始突然上升。这种突然提升要归结于一种更明显的，被称为“海绵状气孔”的发生。显示了互相孤立的收缩气孔和“海绵状气孔”。研究人员认为，这种“海绵状气孔”的发生与增多的β—Al5FeSi相有关。铸态下不同Fe浓度下的AlSi9Cu3的结构。然而当铁浓度较小约为0.1％时铸件中无法看出含铁相，而当铁浓度上升到l％后，这种含铁相大幅增加。揭示了这种相是如何影响气孔尤其是“海绵状气孔”的生成。从相图一段的A1开始，可以看到在铁浓度小于0．6％，即α一相刚刚完成时，AlSi共晶开始发生，直到三相共晶点为止。如果铁浓度继续增加，在α一相完成后会出现新的β—Al5FeSi相，且在三相点之后就会有Al—si—A15FeSi共晶生成。图8形象地描绘了由Fe引起的气孔生成机理。即当铁浓度低于临界点时共晶微粒形核直接发生于树枝晶后，形成相互孤立的缩孔。当铁浓度增加，B相开始形成后，形核以新的方式进行。当铁浓度过高，达到1％时，β相会和共晶微粒形成密实的网络，使补缩难以进行。

  锰对气孔的影响。之前提到，锰可以减少气孔。这被归因于新相A115(Fe，Mn)3Si2的形成，这种新相结构密实，故很难形成气孔。在不同铁浓度下，AlSi9Cu3Mg和AISi9Mg两种合金中添加锰的情况。两种合金中气孔率都随着Fe增加而增多，0.5%的Mn可以减少气孔，但只有当铁浓度达到l％且合金不含Cu时才可以。气孔减少量相当于0.6％的Fe。更深入的研究表明，锰只对含高浓度Fe的合金起到减少气孔的作用。

铁锰对共晶微粒的影响。之前对铝硅共晶相的研究用的是淬火实验法，各个组是在同一阶段淬火的。圆圈围住的是共晶区，因为这些区结构比经淬火的外延区更粗糙。还可以看到，随着Fe浓度上升，共晶微粒逐渐变粗大，数量变少。锰的加入明显可以细化共晶微粒，增大微粒数量。研究人员认为，共晶微粒的大小影响到凝固结构的渗透性。小块的共晶微粒对枝晶问残余金属液的流动几乎没有阻碍，而大块的共晶微粒即使量很少也能明显阻碍枝晶问残余金属液的流动。这就意味着Fe浓度的增长，除了生成金属间化合物，还生成了大块的共晶微粒，两者共同作用才减低了铸件的渗透性。换句话说，粗糙的微粒阻碍了主要的补缩通道。

  在凝固的不同阶段，AlSi9和A1Si9Fe1中形核密度及共晶生长速度的差别。显微照片中可以看出树枝晶和共晶微粒的形貌，大体上我们可以判断共晶微粒属于等轴晶。

  基于以上考虑，我们了解到Fe对气孔的影响不仅仅因为形成了β-Al15FeSi相，还在于粗化了共晶微粒，两者共同造成了铸件渗透性下降。

   而锰的加入有效减少了气孔主要被归因于其阻碍了B相的生长。也就是说，锰可以有效增加了凝固相的渗透性。

  但是以上的推论还是忽视了枝晶网络α-Al15(Fe，Mn)3Si2相的影响。锰对于气孔的正面影响归因于其对形核密度的影响。

 结语

  研究表明，铝硅铸造合金中气孔主要受A1Si共晶微粒大小、铁基金属问化合物相和固相比例共同影响。此外，A12cu的存在与否也非常关键。目前已经有可能针对不同Si、Cu含量计算出相应的临界Fe浓度。当Fe浓度小于这个临界值时，铸件缺陷将会是孤立的气孔，当Fe浓度超过临界值时，将会出现“海绵状气孔”。随着Fe浓度的提高，气孔密度增加源白于B相和共晶微粒变粗大。两者都使得凝固相渗透性减少。锰对于铁基合金气孔的影响依赖于Cu含量。只有在无Cu情况下，Mn才能有效减少气孔生成。这主要归因于Mn细化了共晶微粒。

  如想获得更精确的微观组织变化图表描述，请参阅文献

                                                                                    来源：中国同赢铸造网