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文|探索者
编辑|研究团队
前言
近期研究发现，Sr的加入会改变Al-Si合金的片层状共晶Si的形态，将其转变为纤维状，这种转变降低了相界面上自由电子的散射，从而提高了材料的导热能力。当Sr与铸态6063合金中的Al、Si元素反应时，它会生成Al2Sr2Si相，这一相的形成使得-Al晶粒尺寸减小，进而提升材料的强度和延伸率。
本文旨在探究Sr对Al-Mg-Si系合金的力学性能和导热性能的影响，通过观察揭示Sr的影响机理，并采用JMAK方程分析DSC曲线，计算得出Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Sr合金析出转变的激活能。
实验过程
实验材料以工业纯铝、纯镁、Al-20Si中间合金、Al-10Zr中间合金、Al-20Mn中间合金和Al-9.28Sr中间合金为原料，通过熔炼铸造得到尺寸为5mm10mm20mm的铸锭。
铸锭经过560℃10h的均匀化处理后铣面，然后进行热轧和冷轧。对实验合金进行固溶处理和时效处理，测试合金的硬度值、密度、电导率、热扩散系数和热导率等性能参数。采用各种显微镜观察合金的结构。
Sr对铸态的影响
未加Sr的铸态合金中，初生相以针状为主，颜色有黑、灰两种。加入Sr后，初生相的形态转变为颗粒状和骨骼状，分布更加断续。Sr促使富Si、Fe、Mg相和黑色相形貌发生转变，由针状转变为颗粒状、骨骼状。
针状的富Si、Fe、Mg相容易引发应力集中和微裂纹，损害Al-Mg-Si合金的连续性、塑性和强度。而加Sr后的合金中，这种脆性相的形态改变使其与Al基体结合更紧密，应力集中减小，对铝合金性能的危害性降低。
力学性能和导热性能的影响
加Sr和不加Sr的合金在180℃时效16h左右达到硬度峰值。加入Sr后，合金的硬度、屈服强度和抗拉强度均有所提高，但延伸率略有下降。
在测量了两种合金的电导率和热导率后，我们发现随着时效时间的延长，加Sr的合金电导率和热导率的提升更为显著。这是因为Sr降低了析出激活能，促进了”相的析出，使基体中的溶质原子、空位和共格GP区减少，从而提高了电子和声子的运动自由程，增强了合金的导热能力。
本研究发现，Sr对Al-Mg-Si合金有较好的变质作用，可以细化晶粒并促进”相的析出。添加Sr可以协同提高峰时效态合金的力学性能和导热性能。具体来说，硬度、屈服强度和抗拉强度均有所提升，热导率在20℃-200℃之间也得到了显著提高。
参考文献
