文章标题：Sr变质Mg2Si/Al-Cu-Si复合材料的机理与组织性能

文章作者：刘丹丹 1，2 ，孟丽娜 1 ，孙 瞻 1
关 键 字：Mg2Si/Al-3%Cu-3%Si 复合材料；变质机理；第一性原理计算；Mg2Si 晶体
文章摘要：采用熔炼法制备了 x%Mg2Si/Al-3%Cu-3%Si(x=15，20，25 和 30)复合材料，并选择 15%和 25%Mg2Si 含量的 复合材料通过添加微量 Sr 进行了变质处理。 结果表明，铸态复合材料组织由多边形块状 Mg2Si 初生、棒状 Mg2Si 共晶、网状 θ-Al2Cu、过剩 Si 和块状 Q-(Al4Cu2Mg8Si7)相组成。 其中，Mg2Si 初 生 的晶粒尺寸约为 31.2 μm。 随着 Mg2Si 含量的增加， Mg2Si 初生由颗粒状转变为更为粗大的树枝状。 加入 0.04%Sr 对 15%Mg2Si/Al-3%Cu-3%Si 进行变质处理，Mg2Si 初生 的晶 粒尺寸减小至 20.1 μm，尖角状 Mg2Si 初生转变为多边形。 用第一性原理计算变质元素 Sr 在 Mg2Si 中结合能和吸附能揭 示 Sr 的变质机理。 计算结果表明，Sr 优先吸附在 Mg2Si 晶体{111}面，固溶并取代晶格中的 Mg 原子，改变{100} 晶面和{111}晶面的相对表面能，从而抑制 Mg2Si 沿 <100> 晶相的生长速度，实现了 Mg2Si 颗粒的细化。 对 15%和 25%Mg2Si/Al-3%Cu-3%Si 复合材料及其变质态进行 3 点抗弯测试， 结果表明， 经过 0.04%Sr 变质的 15%Mg2Si/Al-3% Cu-3%Si 复合材料抗弯强度和抗弯应变最高，分别达到 246.9 MPa 和 1.23%。