过共晶铝硅合金因具有耐磨、体积稳定等优异特性,在汽车发动机等领域取代传统材料已成为发达国家一种趋势。而国内因其初生硅组织控制难度等原因未能广泛推广。另一方面,如何通过操控熔体状态、变质等措施,来控制凝固组织,涉及凝固基础及凝固技术的发展。本文首先运用电阻法探索了Al-18%Si熔体状态与温度关系,然后基于此信息分别以熔体过热处理及高-低温混溶处理进行了两方面凝固实验,探索了熔体状态对过共晶铝硅合金中初生及共晶硅的作用与规律。在高-低温混溶处理中,论文还创新性地探索了低温熔体处于半固态温度范围的作用效果。论文工作还探索了P-Re-B中间合金对Al-18%Si合金的复合变质作用。全文主要研究内容及结论如下:1、升温过程Al-18%Si熔体电阻率温度行为(ρ-T曲线)揭示,液相线以上从800℃到950℃的温度区间内,ρ-T曲线出现一个峰高较低而宽的预峰。而从950℃到1050℃的温度区间内,ρ-T曲线上出现另一窄而明显的温度峰,此后熔体电阻率进入新的线性变化阶段。分析认为,第一峰发生预转变,第二峰处发生了不可逆液液结构转变,结果成为一种更为均匀的结构状态。2、通过对Al-18%Si合金进行熔体过热处理及凝固实验发现,950℃保温的熔体,快冷至760℃后凝固得到的初生硅,其晶粒大小与760℃处保温的熔体凝固后的差别不大;而1150℃处保温的熔体,快冷至760℃后凝固得到的初生硅已得到明显细化。冷却曲线反映的过冷度差别与凝固组织的规律基本一致。这一结果也验证了上述“不可逆液液转变”的推论。3、高-低温混溶处理以1150℃为高温熔体温度,其低温熔体的温度分别选取处于半固态温度范围的620℃、640℃及高于液相线的700℃、760℃,并改变高、低温熔体比例。凝固实验结果表明,低温熔体温度为640℃混溶所获得的试样其初生硅最细小,且随高温熔体比例的增大,初生硅晶粒随之细化。从机理上看,640℃最利于半固态范围内已有块状分枝的熔断和增殖;而高温熔体比例的提高,越发促进硅晶体熔断和增殖,增加形核核心。4、在选定低温熔体温度为640℃后,改变高温熔体的热历史,处理方式分别为1150℃、1150℃-950℃、950℃,发现经历过不可逆转变的高温1150℃熔体,比未经历转变的熔体对初生硅有着更好的细化作用。5、运用P-Re-B中间合金对Al-18%Si合金进行复合变质,对初生硅和共晶硅均有明显改善作用。在最佳的P-Re-B复合变质工艺下( AlP0.3%+ AlRE2%+AlTiB1.2%),初晶平均直径由未变质的33.7μm细化到9.00μm,形态由多角粗大板块变为细小颗粒,棱角钝化,分布更加均匀;并使共晶硅由粗针状变为纤维状。本文研究结果显示,基于Al-18%Si熔体结构状态对温度关系的信息来实施熔体热处理,可避免通常的盲目性取得更好的效果。