铸态亚共晶AlSi合金中初生Si的生长机制
摘要：采用光学显微镜和背散色衍射仪对亚共晶铝硅合金进行观察。结果显示初生硅颗粒出现在亚共晶合金中。因此，也研究了熔融的亚共晶铝硅合金中先析出的初生硅的形核和生长机制。观察发现Si原子很容易分离形成SiSi簇，它源于初生硅的形成，在共晶和过共晶AlSi合金中同样存在。此外，由化学势和溶质的原子堆积或显微偏析在初生Si的形成中，起到重要的作用，溶质再分配的方程式源于Jakso
Chalmers等式。一旦Si的溶质浓度超过共晶成分，初晶硅就在液固界面形成了。1介绍铝硅合金由于其低的热膨胀系数、高的耐磨性和较好的铸造性能，广泛的应用于航天和汽车的结构中。根据铝硅合金中硅的成分，可分为亚共晶、共晶、过共晶合金。每一类相应的硅成分为少于百分之十，11～13，和大于14。根据AlSi合金的二元相图，共晶反应发生在共晶温度。两种固相（共晶Si和αAl）在Si含量为126的共晶成分点，发生LSiEαAl，同时从液相析出。
过共晶AlSi合金首先析出初生硅，然后再发生共晶反应。过共晶反应通常伴随相的转变LAl）Sip。其中Sip是初生硅。LSip（SiEα
f根据AlSi合金的二元相图，初生硅颗粒只从过共晶AlSi合金中析出。很多的初生硅颗粒，然而是在过共晶合金中观察到。其一系列的相反应源于亚共晶铝硅合金LLSipL（SiEαAl）（SiEαAl）αAlSip。
初生硅平面面特征边缘锋利、较厚。初生硅尺寸不同，形貌趋向于晶面111。尽管许多的文献采用晶体生长理论来分析和预测初生硅，但是很少获得亚共晶AlSi合金的形核和生长特征。现在的研究讨论了初生硅在亚共晶合金中产生的原因。同时也提出了初生硅的形核和生长机制。2实验快速凝固的实验如下：首先，铝硅合金锭放在感应炉中熔化；炉的温度设置在715℃，保持这个温度2分钟，使合金均匀熔化。然后，将熔融金属冷却到浇注温度，接着快速冷却到室温。通压缩气流或喷射雾化水来达到高的冷却速度。凝固温度和冷却时间如图1所示。20、40、60、80mm的四种样品，分别在38、66、98、161℃s的冷速下的曲线。
f用于实验的合金成分是Al10Si。为了消除杂质的影响，熔融合金需要精炼。为了显微观察样品需要镶样抛光。光学显微结构的观察要在机械抛光后进行。初生硅的显微结构特征用背散射电子显微镜（EBSD）观察。EBSD样品要进行机械和电子抛光。电解抛光在乙醇和高氯酸以61混合的溶液中、电压20V，处理20s。EBSD的数据用JEOLJSM7001F获得。FESEM在2r