铝合金因被具有质量轻、回收简易、力学性能优异等特点广泛应用于电子、通讯、汽车、机械、交通等领域[1-2]。 随着科技不断发展，电子电器的各路电子元件高密度集成， 运行频率与性能大幅提升，设备、电子产品等发热量也明显升高，当设备持续在高温环境下运作，难免会影响其性能、寿命及失效几率。 因此，研究材料的导热性能就显得十分重要。 由于Al-Si 系合金拥有优异的铸造性能，如流动性好、收缩率低和热裂性倾向小等特点，受到汽车零部件、5G 通讯领域、3C 电子产品行业的青睐[3]。但铝合金材料难以满足高导热的性能要求，添加合金元素是改变合金组织和提升导热性能的主要方法之一[4-5]。
稀土由于核外电子排列特殊，化学活性高，被称为“工业维生素”，已应用于许多铝合金材料中[6-7]。作为其中一种性价比高的稀土元素，Ce 的加入对铝合金组织形貌、力学性能及导电导热性能都有一定影响。 Li 等[8]通过在Al-0.5Fe(质量分数，下同)合金中添加一定含量的稀土Ce，细化晶粒和Al13Fe4 相。研究认为， 由晶粒细化引起的强度增加可忽略不计，对强度贡献不大。添加0.08%Ce 能使该合金伸长率由26%提升至34.5%， 导电率由59.5%IACS 提升至61.5%IACS。 Al13Fe4 相的变质是伸长率提高的主要原因，Si 在α-Al 中固溶度的降低是电导率提高的原因。 但该合金的抗拉强度仅为90 MPa，难以满足高强度要求。 甘培原等[9]研究发现，添加稀土元素La、Ce 可以提高Al-7Si-0.4Cu-1Fe压铸铝合金的力学性能和导热性能。 力学性能增加的原因是适量稀土元素在凝固过程中产生成分过冷所致，从而细化合金的α-Al 晶粒，共晶Si 也得到明显的细化变质，降低了共晶Si 形貌对基体产生的应力集中；导热率提高的原因是稀土元素细化和变质了共晶Si，降低自由电子散射现象。 添加0.1%La+0.1%Ce 的合金热导率、抗拉强度和伸长率分别提高了13.8%、21.3%和238.1%。李涛等[10]研究发现，在7A04 铝合金中加入稀土Ce，会生成大量的CeAl2 和Al4Cu2Ce 等稀土相。通过热轧和热处理模拟合金使用状态来测量力学性能。 虽然Ce 可细化枝晶组织提高合金硬度，但会使第二相在晶界处聚集， 降低合金硬度， 综合作用下Ce 对硬度影响不大；合金中生成的稀土第二相可阻碍和扎钉位错，使抗拉强度与伸长率有所提升，0.39%Ce 合金晶粒最细小，抗拉强度提升了5%。 张美丽等[11]研究了不同比例的稀土La 和Ce 对7A04 铝合金组织及力学性能的影响，La 和Ce 能使合金的二次枝晶组织得到细化，且耐腐蚀性和力学性能均有提升。 当合金中加入0.6%Ce 时，合金性能改善效果最好，抗拉强度、伸长率和显微硬度分别达到532.5 MPa、10.8%和125.4 HV0.5。 主要是由于稀土元素在铝合金中沿晶界分布了较多棒状和大块状的稀土相，起到了阻碍位错和钉扎的作用。 综上所述，Ce 添加对铝合金的力学性能和导热性能都有一定影响， 但是其作用机制还存在一定争议。 本文通过研究微量稀土元素Ce添加量对Al-Si-Fe 系铸造铝合金显微组织、 导热率和力学性能的影响，揭示了Ce 的作用机理，为开发高强韧高导热铝合金材料提供参考。
1 实验材料与方法
1.1 实验材料
实验原材料使用工业纯铝(99.8%，质量分数，下同)、Al-20Si、Al-20Fe、Al-10Sr、Al-3B 和Al-10Ce 中间合金，按所需成分配料熔炼，目标合金实测成分如表1 所示。运用井式电阻炉和石墨坩埚进行炼制，熔炼温度为740~780 ℃。 选用Al-10Sr 中间合金作为Si相变质剂，在720 ℃左右添加，添加量为0.02%；加入0.025%的B，提高合金的导热率。 使用高纯氩气除气精炼，除气温度为720~730 ℃，时间为10 min，除气后扒渣，并静置10 min。 用钢模浇注，浇注温度控制在710 ℃左右。
表1 Al-7Si-Fe-Sr-B-xCe 合金试样的化学成分
Tab.1 Chemical composition of the Al-7Si-Fe-Sr-B-xCe alloy(mass fraction/%)
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1.2 实验方法
采用Thermo Scientific ARL 4460 型光谱仪分析合金的化学成分， 采用标准金相试样制备方法制备样品，光学显微镜观察试样的微观组织，蔡司Sigma 500 扫描电镜(SEM)观察合金的微观组织和物相形貌。利用配备的能谱仪(EDS)分析该合金元素的种类和分布情况， 使用Image-Pro-Puls 6.0 软件和截距法测算和统计二次枝晶间距(secondary dendrite arm spacing,SDAS)，福斯特FD-102 涡流电导率仪测算合金电导率， 每个合金成分取2 个样品测量正反两面计算平均值，并运用Wiedemann-Franz 定律的电导率与热导率关系公式计算出热导率。 在铸件中间取样，机械加工成标准的拉伸试样， 具体尺寸如图1 所示， 把试样表面包括侧面打磨至光滑平整， 厚度均匀。使用万能材料试验机测试合金的力学性能，拉伸试验速度为1 mm/min，每个成分的试样进行3 次实验，计算平均值和误差。
图1 拉伸试样尺寸
Fig.1 The size of the tensile specimen
2 实验结果
2.1 合金的微观组织
通过金相显微镜观察得到合金的显微组织，如图2 所示。可以看出，合金的显微组织主要由白色枝晶状的初生α-Al 合金、 浅灰色的共晶Si 和深灰色的富铁相组成。 Al 基体中存在许多一次枝晶和二次枝晶，出现枝晶臂相互交连现象，附着在晶界的共晶Si 主要为短棒状和颗粒状，整体呈网状结构。 基体中的富Fe 相大多以长而细小的针片状存在于共晶Si 和晶界中， 而添加不同含量的稀土Ce 会影响合金的显微组织。 如图2a 和b 所示，在未加入稀土Ce时，α-Al 相由粗大的枝状晶及等轴状枝晶组成，同时存在少量胞状晶，其大小不一，分布不均；稀土Ce添加量为0.03%时(图2c 和d)，α-Al 相为大量大小均匀的枝状晶及少量胞状晶组成，胞状晶多为椭圆状，枝状晶分支不均，大小不一，相较于未添加Ce时枝状晶的形貌更为粗大；稀土Ce 添加量为0.05%时(图2e 和f)，α-Al 相大多以枝状晶形式存在于基体中， 胞状晶明显多于未添加Ce 和添加0.03%Ce时的成分。 枝状晶形状相对于添加0.03%Ce 整齐，形貌明显缩小，胞状晶数量增多，枝状晶数量减少且尺寸相对较小，出现晶粒细化的效果。添加0.07%Ce 时(图2g 和h)，枝状晶由粗大的长片状转变为相对细小的椭圆状， 胞状晶数量增多且尺寸较小，相较于未添加Ce 时合金晶粒有明显细化效果。
图2 不同稀土Ce 含量的铝合金显微组织：(a)0 Ce，低倍；(b)0 Ce，高倍；(c)0.03%Ce，低倍；(d)0.03%Ce，高倍；(e)0.05%Ce，低倍；(f)0.05%Ce，高倍；(g)0.07%Ce，低倍；(h)0.07%Ce，高倍
Fig.2 Microstructure of aluminium alloys with different Ce contents：(a)0 Ce,low magnification;(b)0 Ce,high magnification;(c)0.03 wt.%Ce,low magnification;(d)0.03 wt.%Ce,high magnification;(e)0.05 wt.%Ce,low magnification;(f)0.05 wt.%Ce,high magnification;(g)0.07 wt.%Ce,low magnification;(h)0.07 wt.%Ce,high magnification
为进一步研究微量稀土Ce 含量对合金组织的影响，应用Image-Pro-Plus 6.0 图像软件定量计算二次枝晶臂间距和富铁相长度。图3 为不同稀土Ce 含量合金的平均SDAS 统计。未添加Ce 时，平均二次枝晶臂间距为31.69 μm；当Ce含量增加到0.03%，二次枝晶臂间距下降到29.77 μm， 降幅约为6.06%；继续增加Ce 含量到0.05%， 二次枝晶臂间距下降到28.62 μm，降幅为3.86%，降幅并不明显；继续增加Ce 含量到0.07%， 二次枝晶臂间距下降到24.38 μm，降幅14.81%。 分析表明，加入微量稀土Ce 能使合金的二次枝晶臂间距明显减少。Ce 添加量在0.05%前变化并不明显， 当添加量大于0.05%后下降幅度较大。 未添加Ce 的合金与添加0.07%Ce 的合金相比，降幅达23.07%，进一步表明稀土Ce 对合金组织有一定的细化作用。 图4 为合金中富铁相的长度统计，可以看出Ce含量为0.03%时，富铁相的长度有微量上升；Ce 含量大于0.03%后， 富铁相长度有微量降低；Ce 含量为0.07%时，比未添加Ce 时整体降低了5.53 μm。
图3 合金的平均二次枝晶臂间距
Fig.3 Mean SDAS of the alloys
图4 合金中富铁相的平均长度
Fig.4 Mean length of the Fe-rich phase in the alloys
为了进一步分析合金组织的微观特征， 运用SEM 和EDS 对合金的形貌和特定区域进行分析。图5 为稀土Ce 含量为0.07%的SEM 和EDS 图谱。图5a 为特定区域的SEM 图像，图5b 为此区域中各元素的面分布情况。 可以明显看出，含Fe 相大部分呈现细长针片状，部分呈细小短棒状，主要分布在共晶Si 中，沿着晶界析出或生长。 共晶Si 相主要以网格状、 颗粒状形式均匀分布于铝晶界处。 含有稀土Ce 的相为块状或多边形状，多在富铁相附近或紧挨富铁相。 Sr 元素主要分布在共晶Si 中，而B 元素则离散分布在合金的各个地方。
图5 含0.07%稀土Ce 合金的SEM 图像与EDS 图谱；(a)SEM 图像；(b)元素面扫描；(c)A 点处EDS 图谱；(d)B 点处EDS 图谱
Fig.5 SEM image and EDS spectrum of the alloy with 0.07 wt.%Ce：(a)SEM image;(b)EDS map of the various elements in the alloy;(c)EDS spectrum at point A;(d)EDS spectrum at point B
图5a 中点A 的EDS 图谱数据如图5c 所示，Al和Ce 的质量分数分别为77.17%和20.65%，其余元素的质量分数较低，根据EDS 结果，推测这些块状或多边形状的含Ce 相为Al11Ce3 相[12]。 点B 的EDS图谱数据如图5d 所示，Al、Si 和Fe 的质量分数分别为59.12%、15.08%和25.73%，其余元素质量分数较低。 根据EDS 结果， 推测这些针片状的含Fe 相为β-Al5FeSi 相[13-14]。
图6 为合金深腐蚀后的SEM 图像。观察图像中的共晶Si 形貌，可以看出未添加稀土Ce 时，合金中的共晶Si 呈珊瑚状、纤维状和细长针片状；当稀土Ce 添加量为0.03%时(图6b 和d)，合金中的共晶Si比未添加时的更为粗大， 也呈现珊瑚状和纤维状形貌；当稀土Ce 添加量为0.07%时(图6c 和e)，合金中的共晶Si 呈细小的纤维状和短小颗粒状，部分为珊瑚状，共晶Si 得到了细化。 说明添加Ce 后，能有效使合金组织中的共晶Si 变质， 稀土Ce 添加量非常少时，并不能使共晶Si 细化，反而变得粗大。继续增加Ce 添加量后，将原本细长针片状、较大珊瑚状和纤维状的共晶Si 细化和转化为短小颗粒状，改变共晶Si 的形貌。 观察图像中的富铁相，可明显看出富铁相呈针片状，少部分块状，形状不均。由图6a 中的富铁相可以看出， 未添加稀土Ce 的富铁相较为粗大、 宽度较宽； 图6b 中的富铁相与图6a 中的相似；图6c 中添加了0.07%Ce，合金中部分富铁相相对较细短，宽度变窄，只有极少数体积较大的富铁相得到有限细化，整体变化不大。
图6 不同Ce 添加量合金的SEM 图像：(a)未添加Ce；(b)0.03%Ce；(c)0.07%Ce；(d)0.03%Ce，高倍；(e)0.07%Ce，高倍
Fig.6 SEM image of aluminium alloys with different Ce contents：(a)without Ce added;(b)0.03 wt.%Ce;(c)0.07 wt.%Ce;(d)0.03 wt.%Ce,high magnification;(e)0.07 wt.%Ce,high magnification
2.2 合金的导电导热性能
图7 为不同稀土Ce 含量的铝合金的热导率和电导率。 可以看出，当稀土Ce 含量增加，电导率和热导率先下降后上升。 通过物理学可知，金属的导电和导热都是通过自由电子为载体进行传导。 Wideman和Franz 发现，在温度不太低的情况下，金属的导电率与导热率存在正比关系，且存在一个不为金属类型而改变的常数[15]，数学表达式如下：
图7 稀土Ce 含量对铝合金电导率和热导率的影响
Fig.7 Effect of the Ce content on the thermal conductivity and electrical conductivity of aluminum alloys
式中，λ 为金属热导率，W/(m·K)；σ 为金属电导率，MS/m；T 为绝对温度，K；L 为洛伦兹数(Lorentz number)，L=2.45×10-8(W·Ω)/K2。
在Al-7Si-0.8Fe-0.03B-0.05Sr-xCe 合金中，稀土Ce的含量由0 增加至0.03%时， 电导率从35.16%IACS(%国际退火铜标准)下降到34.495%IACS，热导率从147.62 W/(m·K)下降至146.07 W/(m·K)，降幅为1.05%， 变化不明显。 稀土Ce 的含量由0.03%增加至0.05%，电导率和热导率都得到显著提升，电导率提高至36.13%IACS，热导率提高至151.71 W/(m·K)，增幅为3.86%。稀土Ce 的含量由0.05%增加至0.07%，电导率和热导率也有提升， 电导率提高至36.6%IACS，热导率提高至153.97 W/(m·K)，增幅只有1.49%。总体来说，添加0.07%Ce 的合金电导率和热导率比未添加Ce 的合金提高4.3%。
根据以上分析可以得出，在Al-7Si-0.8Fe-0.03B-0.05Sr-xCe 合金中，稀土Ce 的含量会影响合金的导电性能与导热性能， 且为缓慢增加。 在0~0.03%Ce含量时，数值略微下降达到最低，但随后Ce 含量增加至0.05%时，电导率和热导率增幅最大为3.86%；继续增加至0.07%Ce 时，电导率和热导率的提升并不明显，此时电导率和热导率效果最好。
2.3 合金的力学性能
Al-7Si-0.8Fe-0.03B-0.05Sr-0.07Ce 合金的微观组织主要由α-Al 相、 共晶Si 相、β-Fe 相和Al11Ce3 相组成。 在铝合金中添加微量Ce 能形成细小的Al11Ce3相存在于共晶Si 中或附着在富铁相， 抑制共晶Si和富铁相的长大，从而细化晶粒，提高合金的综合力学性能。为了进一步分析微量稀土Ce 含量对合金的力学性能影响，对4 种合金试样均进行单向拉伸试验，测试出合金抗拉强度、屈服强度和伸长率，试验结果如图8 所示。
图8 不同Ce 含量合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率
Fig.8 Yield strength, tensile strength and elongation of alloys with different amount of Ce
未添加Ce 的合金抗拉强度为153 MPa、屈服强度为89.9 MPa、伸长率为3.6%。 当合金中Ce 含量为0.03%直至0.07%时， 合金的抗拉强度有微量下降， 屈服强度没有明显变化， 但伸长率有小幅度增大。 当Ce 的添加量为0.07%时，抗拉强度和屈服强度分别为144.5 MPa 和89.7 MPa， 合金的伸长率为4.54%，比未添加Ce 的合金提高了约26.1%。 说明添加微量的Ce 并没有使合金的抗拉强度和屈服强度明显提升，但可以增加合金的伸长率。
图9 为未添加稀土Ce 的合金和添加0.07%Ce的合金拉伸试验后的断口形貌。观察图9a 未添加稀土Ce 合金的断口形貌，断口干净平整，可以看到明显的解理平面，而且解理平台光滑平整，撕裂纹较少，但清晰可见，韧窝特征不明显且较少，属于解理断裂。 图9b 为添加0.07%Ce 合金，相较未添加Ce时有明显的变化，解理平面相对不平整，出现较多且大小不一、相对较深的韧窝，撕裂纹不再清晰，变成准解理断裂。 共晶Si 属于脆性相，受力时在棱角处形成应力集中，是导致金属形成脆性断裂的原因[10]。合金经过添加稀土Ce 变质后， 共晶Si 和富铁相得到一定细化，使得韧窝增加，减缓了撕裂纹的产生和延伸，阻碍了撕裂纹汇聚造成的断裂，提高了合金的塑性。
图9 不同Ce 添加量的铝合金断口形貌：(a)未添加Ce；(b)0.07%Ce
Fig.9 Fracture morphology of the aluminum alloy with different amounts of Ce added：(a)without Ce;(b)with 0.07 wt.%Ce
3 讨论
3.1 稀土Ce 元素对微观组织演变的影响
稀土Ce 是最常见的伴生矿之一， 价格相对便宜，在市场上有着良好的经济效益，使得研究成本降低，因此近年来有关稀土Ce 的研究备受关注。 稀土原子半径大于铝原子半径，并且性质比较活泼，在铝合金熔炼时熔于铝液中，容易修复合金的表面缺陷，促使晶界之间表面张力降低， 提高形核速度、 过冷度；还能作为表面活性剂，使晶粒与熔液之间形成表面活性膜，抑制晶粒长大、细化合金组织。 稀土Ce对铝合金晶粒细化的变质机理存在着异质形核与成分过冷的不同争议[16]。。 根据Al-Ce 相图[17]，稀土元素Ce 会与Al-Si 系合金中的Al 发生共晶反应生成Al11Ce3 相，而Al11Ce3 相又与α-Al相形成良好的共格关系[18]。 并且有研究表明，Al11Ce3、AlSiCe 等金属间化合物可作为凝固过程中α-Al 晶粒的异质形核核心，提高其形核率，从而使α-Al 晶粒细化[19]。
由于Ce 元素在基体中的固溶度较低， 在凝固过程中会富集在固液界面前， 使得Ce 在熔体中的浓度升高，增加了熔体的过冷度，提高了α-Al 晶粒的形核率， 且在一定程度上阻碍了该晶粒沿特定方向长大， 达到细化晶粒与降低二次枝晶臂间距的效果[9,20]。另外，添加稀土Ce 也会对共晶Si 有变质作用。如图6a 和b 中SEM 形貌图所示， 可以明显看出合金中添加0.03%Ce 时的共晶Si 组织比未添加Ce 时更为粗大，并没有表现出明显的细化作用。 原因是当稀土Ce 的添加量非常少(~0.03%)时，Ce 大多以离散分布形式存在于组织中，造成组织恶化，粗化共晶组织；逐渐增加Ce 的添加量至0.07%(图6c 和e)， 共晶组织得到明显细化。 这是由于Ce 原子因固溶度低而富集在固液界面，并且其化学性质活跃，在熔体中会优先吸附在析出的共晶Si 上，阻碍其生长，即导致合金成分过冷， 过冷度越大共晶Si 的形核就越困难，从而表现出对共晶Si 的变质与细化作用[10,21]。
对于富铁相的分析，图4 中显示，在Ce 添加量少于0.03%时，也与共晶Si 的情况相似，并没有起到使富铁相细化的作用，反而有微量增大。 原因是当Ce 含量极少时，没有富集在铁相周围抑制其长大，而是多为离散分布在基体中。 当Ce 含量大于0.05%时，才发现有细化效果， 是由于稀土Ce 原子的富集会对富铁相这种第二相的形貌产生优化作用， 晶界中的富铁相由针片状变成细针状、短棒状甚至是汉字状[16]。
合金中含有微量Sr/B 复合元素， 有研究表明[22]，不加Sr 元素的Al-Si 合金的共晶Si 相呈现典型的片状形貌。 加入Sr 元素能使合金中的共晶Si 发生变质， 共晶Si 经过Sr 元素的变质后呈现出纤维状(图5)，Sr 会吸附在共晶Si 台阶上， 改变Si 原子的堆积顺序，使得Si 原子不能生成片状，共晶Si 得到细化。B 元素的添加会使合金组织发生硼化反应，改变α-Al 的形状， 使α-Al 的枝状晶形貌转变成等轴状枝晶，但对共晶Si 形貌无明显变化。 通过Sr/B 复合处理可以对α-Al 和共晶Si 同时发生作用， 获得细小的共晶Si 和细化后的初生α-Al。
3.2 稀土Ce 对合金导电导热性能的影响
稀土元素主要从3 方面对铝合金导电率产生影响[23-24]：①稀土使合金基体点阵产生畸变，对传导电子产生散射作用， 降低合金导电率； ②细化合金组织，晶界增多，而晶界存在大量空位和位错等缺陷，降低导电率； ③含铁相表面形成稀土活性膜或与Al、Fe 原子结合形成稀土化合物，有效减少Fe 原子在铝基体中的固溶，提高导电率[25]。 添加稀土Ce 在铝合金中能与Si、Fe 等元素形成各类金属间化合物，从而降低这类元素在基体中的固溶度，降低Al基体的晶格畸变能[26-27]。随着Si、Fe 元素的固溶度减小，电导率急剧提高[28]。金属是通过自由电子定向迁移来实现热量的传导， 在其定向迁移过程中受到的散射与阻碍作用越小，金属的导热性能越好，热导率也越高[29]。 由2.2 节中Wideman 和Franz 研究可知，在温度不高的情况下， 金属的电导率与热导率存在着正比关系， 即需提高金属的热导率可通过提高金属的电导率来实现。
当Ce 添加量为0.03%时，合金的导电导热性能有微量下降。 说明稀土Ce 增加量非常少时，对铝合金的导电导热性能不仅没有提升反而会略微下降。根据2.1 节微观组织分析， 这是因为当稀土添加量极少时，稀土会粗化共晶组织，造成组织恶化，降低电子传导的效率，从而呈现微小下降的趋势[30]。而稀土Ce 添加量逐渐增多时， 能有效降低Si 元素在基体中的固溶度， 稀土Ce 的添加使得共晶Si 的形貌发生了改变， 从较大的珊瑚状和纤维状转化成较细小的纤维状或短棒状，细化了共晶Si，使得共晶Si对传导电子的散射和阻碍概率降低， 提高了导电率从而提高了热导率。 当Ce 含量大于0.03%时，由于微量的富铁相细化， 减少了自由电子传导受到阻碍的面积，对提高导电率也有影响。
3.3 稀土Ce 对合金力学性能的影响
研究表明，基体α-Al 相以枝状晶和胞状晶为主要形貌，且其平均二次枝晶间距越小，合金的强度越高[31]。但拉伸试验结果显示，抗拉强度和屈服强度并没有明显提高，而是在Ce 含量为0.03%时存在微量下降，根据合金微观组织的分析推断，由于合金中存在大量β-Fe 相，呈针片状存在于组织中，会使合金在应力作用下产生应力集中，容易形成显微裂纹、促使断裂，从而降低力学性能。 而添加微量的稀土Ce会附着在少部分的β-Fe 相周围， 虽然能抑制其长大，但鉴于添加量较低，导致稀土Ce 富集量有限。特别是Ce 含量为0.03%时，造成组织恶化，富铁相长度不减反增，强度下降的幅度最大，在Ce 含量大于0.05%时也只有少数体积较大的富铁相存在Ce元素附着， 而且细化效果一般， 强度并没有较大回升。 所以， 微小的组织细化并不能很好抵消掉整体β-Fe 相所带来的强度负面影响。 同时，从SEM 显微组织发现， 由于添加了微量稀土Ce 元素后， 含Ce相更倾向于沿着晶界分布形成稀土相， 而且含Ce相相对粗大，有富集现象。 因此，虽然稀土相能附着在铁相上起到细化作用，但由于比例极低，且稀土相粗大并团聚形成裂纹源造成应力集中， 使得合金的力学性能并没有明显变化，甚至微量降低。
合金的塑性主要受富铁相及共晶Si 形貌与分布的影响。 通过分析可知，当稀土Ce 含量大于等于0.05%时，能富集在一些富铁相附近，阻碍富铁相的长大，有利于降低应力集中，降低铝合金的孔隙率而提高合金塑性。 由图5 分析可知，稀土Ce 能使共晶Si 相变质，从细长针片状转变为细小的纤维状和短小颗粒状，对基体的割裂作用减弱，降低应力集中产生裂纹的概率，从而提高合金的塑性[9,32]。
4 结论
(1)在Al-7Si-0.8Fe-0.03B-0.05Sr 合金中，随着Ce 含量从0 添加至0.07%，当Ce 添加量低于0.05%时对组织细化没有明显效果， 当添加量为0.07%时合金的二次枝晶臂间距从31.69 μm 下降至24.38 μm，降幅达14.81%；α-Al 晶粒形貌大部分由粗大的枝状晶变成细小的胞状晶和等轴晶， 说明微量Ce 会引起组织中晶粒细化的效果。
(2)稀土Ce 能使合金中的共晶Si 发生变质，共晶Si 由珊瑚状、 纤维状转变成较小纤维状和短棒状。 当添加0.03%Ce 时富铁相长度微量增加，继续增加Ce 含量至0.07%，富铁相长度有少缩短，使一些原本粗大的针片状富铁相转变成细针状。
(3)未添加稀土Ce 时合金电导率为35.16%IACS，热导率为147.62 W/(m·K)， 当Ce 的添加量大于0.03%后，电导率和热导率均缓慢上升，当添加量为0.07%时效果最好，电导率为36.6%IACS，热导率为153.97 W/(m·K)，比未添加Ce 的合金提高4.3%。
(4)未添加Ce 的合金抗拉强度为153 MPa，屈服强度为89.9 MPa，伸长率为3.6%；当添加0.03%Ce时，合金的抗拉强度微量降低，屈服强度变化不大，然后逐渐添加Ce 至0.07%时，抗拉强度和屈服强度没有明显变化，而伸长率有明显提高。 Ce 添加量为0.07%时，伸长率为4.54%，比未添加Ce 时提高约26.1%。 说明添加微量的Ce 对合金的抗拉强度与屈服强度影响不大，但对伸长率有明显影响。
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