AlSi10Mg合金因其轻质、耐腐蚀和良好铸造性在电子通信和交通运输领域有广泛应用。5G时代对材料导热性能要求提高，而Al-Si系合金中粗大初生Si和针片状共晶Si限制了其导热性能。研究显示，化学处理、冷却速度和外加物理场等方法可改善合金组织和性能。稀土元素如Er能显著改善Al-Si合金的组织和性能，本研究旨在探究Er对AlSi10Mg合金组织和性能的影响，为开发高导热Al-Si系合金提供参考。

1 试验方法

详细描述了制备不同Er含量AlSi10Mg合金的试验方法。首先，根据表1设计成分，将AlSi10Mg合金和Al-20Er中间合金按比例配制，然后在井式电阻炉中熔化，加入Al-20Er中间合金并搅拌混合均匀。保温20分钟后，将熔体温度降至993 K，清理浮渣，浇入预热的石墨型中冷却，得到不同Er含量的AlSi10Mg铸锭。接着，将铸锭加工成圆柱体试样，进行磨抛处理。通过D60K型数字金属电导率测量仪测定电导率，利用Wiedemann-Franz定律计算热导率。使用FM-700显微硬度计测量维氏硬度，Quanta 450扫描电镜和EPMA-1610电子探针观察显微组织，SmartLab型多功能X射线衍射测定物相。最后，用Axio Observer Z1型光学显微镜观察基体晶粒形貌，并通过Image Pro plus软件测定平均晶粒尺寸。

2 试验结果分析

分析了微量铒（Er）添加对AlSi10Mg合金组织和性能的影响。实验结果表明，随着Er含量的增加，合金中α-Al晶粒尺寸逐渐减小，晶粒细化效果显著。共晶Si相在Er的作用下由长条状转变为球状，且当Er含量超过0.6%时，长条状Si相几乎完全消失。通过XRD和能谱分析确认了Al3Er相的存在，且其含量随Er添加量的增加而增加。EPMA分析显示，添加Er后，合金中富Si相和富Mg相的含量有所增加。在性能方面，Er的添加使合金硬度略有提升，当Er含量为0.8%时，硬度达到78.9 HV0.1。热导率方面，Er添加量小于0.2%时，热导率轻微上升；当Er含量为0.6%时，热导率达到峰值，为151.89 W/(m·K)，比未添加Er的合金提高了6.7%。然而，当Er含量超过0.6%后，热导率开始下降。

3 分析与讨论

详细分析了铒（Er）对AlSi10Mg合金组织和性能的影响。通过硬度估算公式，发现添加Er后，合金硬度主要受析出相影响，而晶粒细化对硬度贡献较小。Er的添加改变了共晶Si的形貌，通过诱发高密度交错孪晶的形成来变质共晶Si，同时抑制α-Al晶粒生长，细化晶粒尺寸。XRD衍射峰的偏移表明，Er的加入导致晶格常数增加，这与Si从基体中析出有关。共晶Si形貌的改变有助于提升合金的热导率，但过量Er的加入会降低热导率。此外，Er的加入降低了合金中溶质元素的溶解度，减少了电子散射，提高了导热性能，但过量Er可能导致不利影响。

4 结论

Er添加细化AlSi10Mg合金基体和共晶Si，促进Mg、Si元素析出，降低溶解度；改变Si相生长，提高α-Al形核率，细化晶粒；Er含量增加，合金硬度提升，0.8% Er时硬度达78.9；热导率随Er添加先增后减，0.6% Er时达峰值151.89 W/(m·K)，提升6.7%。