當前鋁合金壓鑄技術不斷發展，越來越多的受力零件采用了鋁合金壓鑄生產，因此大多數需方都對鋁合金壓鑄件提出了抗拉強度等力學性能的要求。作為供方要提供優質，可靠的產品則必需準確地把握住影響（或說左右）這個質量指標的因素。才能以合理的生產成本完成合同的各項要求。并在不斷積累的基礎上逐步提高產品的檔次，不斷開發出新的產品。但目前有些企業的生產還帶有一定的盲目性，甚至有的因為這個質量指標不合格發生批量性報廢，使生產陷于被動。
市場上五花八門的鋁合金壓鑄件除了合金種類不一樣以外，其大小、復雜程度和壁厚的均勻度也千差萬別，但涉及鋁合金壓鑄件力學性能的主要因素都不外乎設備（鋁合金壓鑄機），模具，和工藝參數。因筆者在以往的文章里曾對上述因素有所探討，而且逐一地剖析每個鋁合金壓鑄件既不可能也不必要，所以本文僅就力學性能試棒（特定鋁合金壓鑄件）作一些粗淺分析。
圖一是一模四腔，兩根扁形，兩根圓形的試棒。某試驗曾用40組工藝參數鋁合金壓鑄了合金YZALSI12的試棒。從扁形、圓形試棒（各1200根）的抗拉強度和伸長率值，以及試棒斷口的結晶組織照片，我們看出：
一．扁試棒的抗拉強度大部份高于圓試棒的抗拉強度。
40組中有代表性的4組試棒的抗拉強度如表一所示。
除少數情況外，同一工藝參數下大多數扁試棒的抗拉強度都略高于圓試棒的，因此建議通常情況下以采用扁試棒為宜。（某些大型鋁合金壓鑄件要求以試棒的力學性能作為產品交付依據。）
二．調整工藝參數可以改變力學性能。
表一所列的290.9MPa和210.8MPa都是合金YZALSI12的抗拉強度。上下差了80MPa,如此之多，只是因為選用了兩組不同的工藝參數。
獲得高抗拉強度的第36組工藝參數：壓射比壓=100MPa, 模具溫度=140℃,合金溫度=720℃, 內澆口厚度=2.5mm,充型速度為22.8米 / 秒（其他從略）。這一組參數中的模具溫度低，合金溫度高（二者之間溫差約 580。℃）又用了高的壓射比壓，形成了良好的激冷條件，加之內澆口厚，澆口處溫度較高，導致該處合金凝固較晚，有利于實現充分的二次充型（或稱為補壓）。也就是在鋁合金壓鑄件凝固前能繼續進行排渣，補縮，把氣孔壓縮等等。同時高的壓射比壓在補壓過程中緩慢地擠壓合金，使正在冷凝的合金內部結晶產生滑移，細化了組織，所以提高了抗拉強度和伸長率。
而第6組工藝參數：模具溫度=263℃。合金溫度=640℃，二者之間溫差小，激冷效果欠佳。加上內澆口厚度=1.15mm。（其他從略），不能充分地進行二次充型，所以抗拉強度低。
由此可見，同一種材料，同一個鋁合金壓鑄件，只要選好工藝參數就能最大限度地發揮材料的性能，獲得理想的力學性能。
三．結晶組織和激冷層對力學性能的影響。
基于鋁合金壓鑄的工藝特點,高壓射比壓能使合金液和鋁合金壓鑄模表面貼合得十分緊密。無論采用哪組工藝參數在鋁合金壓鑄件表面都形成了比其中心部份組織緻密的激冷層。圖二是試棒斷口處的金相照片。
A1 第36組試棒斷口中心的金相照片 A2 第36組試棒斷口激冷層的金相照片
B1 第6組試棒斷口中心的金相照片 B2 第6組試棒斷口激冷層的金相照片
A1，A2是高抗拉強度 (290.5 MPa ) 試棒斷口的金相照片。A1——，中心部份的樹枝狀結晶比較細。A2——，邊緣的激冷層比較厚且緻密。
B1，B2是低抗拉強度(209.8 MPa )試棒斷口的金相照片。B1——中心部份的樹枝狀結晶比較粗大。，B2——邊緣的激冷層比較薄，緻密度低于第36組的。
從兩組金相照片中看到：中心部份的結晶組織對強度的影響較大。筆者還曾參與測定過400根從不同鋁合金壓鑄件上切取的試棒的力學性能，測出凡壁厚大于六毫米的鋁合金壓鑄件的抗拉強度都比較低。這也說明鋁合金壓鑄件中心部份的結晶組織對強度的影響較大。
緻密的激冷層的確是鋁合金壓鑄工藝賦予鋁合金壓鑄件的一大長處。但激冷層在整個斷口上所佔的面積有限，（根據對大量鋁合金壓鑄件和上述試棒的觀測）當鋁合金壓鑄件壁厚為二到三毫米時。表面的激冷層厚度（兩側之和）也只占鋁合金壓鑄件壁厚的十分之一到二。所以它對抗拉強度的影響較小。實踐證明忽略或夸大激冷層的作用都是片面的。
激冷層可以解釋相同條件下，兩種形狀試棒性能不相同的現象。經測定扁試棒的斷口表面周長和斷口面積之比為0.866,比圓試棒的0.666大，也即扁試棒激冷層在斷口面積中所佔比例大。所以同一工藝參數下大多數扁試棒的抗拉強度都略高于圓試棒的。
四．常見的冶金缺陷嚴重影響力學性能。
在兩千多根試棒的斷口中，出現的冶金缺陷主要是氧化皮，夾渣，冷隔，氣孔和縮孔（即本文指的常見冶金缺陷）。
1．氧化皮和夾渣：當它們出現在試棒斷口的邊緣時影響最為嚴重，理由不完全是破壞了激冷層，更大程度上是它起了撕裂口的作用。例如某扁試棒邊緣有1×3 mm2的氧化皮，僅佔斷口面積或表面激冷層長度的百分之十左右。按其在試棒斷口上所佔的面積計算。抗拉強度不應當降低太多，事實上卻是下降了百分之二十三。試驗中夾渣也造成了類似的結果。
為了消除氧化皮和夾渣（1）一定要十分認真地進行合金液的精煉和除渣工作；（2）舀取合金液和澆注時，盡量防止把氧化皮倒入壓室。盡力保持保溫爐內合金液面的完整，防止合金液氧化；（3）及時清理掉壓室和型腔內有機涂料的沉積物和積炭。
2．冷隔：鋁合金很活潑，當工藝參數或人工操作不適當時，鋁合金液很容易氧化，熔點高于鋁合金的氧化鋁在鋁合金壓鑄件里形成冷隔，破壞了鋁合金壓鑄件的內部組織，如果冷隔是穿透性的，則破壞了鋁合金壓鑄件結構的完整性，因此對力學性能的影響最大。
3．氣孔：鋁合金壓鑄件內的氣孔孔壁一般比較光滑平整，氣孔大多數都在鋁合金壓鑄件的內部，只要不在表皮附近，且其直徑1毫米左右，或與邊緣距離大于1毫米。它對抗拉強度的影晌就不大。但氣孔是因高壓留在鑄件內部的。所以一經受熱就會膨脹。影響更為嚴重。
鋁合金壓鑄工藝的快速充型，使型腔中的氣體很難排凈。所以具有拋物線壓射系統的鋁合金壓鑄機倍受歡迎，因為這種鋁合金壓鑄機能減少從壓室進入型腔的氣體量。筆者曾對型腔抽真空達到2.67 kPa（一個大氣壓是100kPa），所壓出的鋁合金壓鑄件仍有極少量的氣孔。實踐證明完全避免鋁合金壓鑄件氣孔是不可能的。只有通過精心設計的澆，排系統，把握好合金液的流態等等才可以有針對性地消除重要部位的氣孔。
4．縮孔：為得到高的充型速度滿足成形的要求，鋁合金壓鑄件的內澆口較薄（相對于其他鑄造而言）。 在冷凝過程中，因內澆口先於鑄件凝固，鋁合金壓鑄件的某些結構或厚壁處得不到良好的補縮于是形成縮孔。有縮孔就相當于減小了鋁合金壓鑄件的受力面積，無疑大大降低了鋁合金壓鑄件力學性能。通過協調（1）鑄件圖設計；（2）鋁合金壓鑄模設計；（3）鋁合金壓鑄工藝設定來解決。尤其是從鋁合金壓鑄工藝上針對縮孔的大小和出現的位置采取措施。一般易于解決。
大量的事實告訴人們：上述常見冶金缺陷發生在鋁合金壓鑄件內部對力學性能的影晌比處在表皮附近的影響小。藏而不露的缺陷比暴露的缺陷影響小。所以在設計鑄件圖時，應充分利用鋁合金壓鑄具有尺寸精度高，表面光潔度好的這一優勢，盡量減少鋁合金壓鑄件的加工余量，盡量把所有型面和孔都鋁合金壓鑄出來。一方面防止皮下缺陷暴露出來，另一方面可節省機加工成本。
總之，要得到力學性能合格的鋁合金壓鑄件，必須選定合理的工藝參數，并要嚴格控制它們。而工藝參數的實現要靠鋁合金壓鑄機，鋁合金壓鑄模，和諸多相關參數的設定等等。為此建議：首先努力學習相關的基礎理論，掌握所使用設備的性能和合金材料的特點，同時注意積累和分析生產經驗，徹底弄清鋁合金壓鑄件缺陷產生的原因，影響及其消除。讓鋁合金壓鑄生產盡快地走進自由王國。
中國模具行業發展迅猛，1996年至2004模具產量年平均增長率14%，2003年壓鑄模當年產值為38億元。目前，中國國內模具對市場的滿足率僅為80%左右，其中以中低檔模具為主，大型、復雜的精密模具，在生產技術、模具質量和壽命以及生產能力方面均不能滿足國民經濟發展的需要。研究及發展方向汽車、摩托車工業以及汽車附件的消耗和配套產品的需求，為壓鑄件生產提供了一個廣闊的市場，壓鑄鋁合金在汽車上的應用也將不斷擴大。
