超共晶铝硅合金因其高比强度、优异的耐磨性以及低热膨胀系数，被广泛应用于轻质发动机部件、航空航天结构以及电子封装领域[1,2]。然而，其力学性能始终受到一个根本性问题的制约：那些用于细化脆性硅相的凝固机制，往往还会加剧铸造过程中的气孔问题[[5], [6], [7]]。在传统铸造工艺中，粗大的初级硅颗粒以及层状共晶硅结构会引发严重的应力集中，降低材料的延性，从而限制其在苛刻条件下的使用性能[[8], [9], [10]]。
我们的研究团队最近开发了一种名为玻璃管吸铸（GTSC）的反重力铸造技术，旨在解决硅相形态问题[11]。通过在650°C的熔体温度下实现分离式共晶凝固，GTSC技术无需添加任何改性剂，就能将有害的层状共晶硅转化为细小且均匀分布的初级硅颗粒（PSPs）[[12], [13], [14]]。这种微观结构的优化显著提升了合金的均匀性，为提升材料性能提供了新的途径。
不过，这一进展也带来了新的挑战。GTSC技术依靠非真空环境下的快速反重力填充方式，不可避免地会导致气体被困，进而产生严重的气孔缺陷。正如研究结果所示，铸态GTSC A390合金的气孔率超过1.50%，这样的气孔密度会破坏基体的连续性，使得微观结构优化的优势无法发挥。矛盾的是，这类合金的力学性能甚至可能低于传统铸造的合金，其性能潜力因此无法得到充分展现。因此，核心问题在于：如何既能消除这些铸造缺陷，又能保持甚至进一步优化已形成的分离式微观结构？
严重的塑性变形处理[15,16]，尤其是等通道角挤压工艺[ECAP][17,18,19]，为解决这一问题提供了有效方案。已有研究表明，ECAP工艺能够有效破碎硅颗粒[20]，细化α-Al晶粒[21]，并改善颗粒在合金中的分布状态[22]。更重要的是，最新研究还发现，ECAP可通过双重机制来修复气孔：强烈的剪切应力能够使气孔结构破裂并重新分布，同时较高的温度有助于原子扩散，进而实现气孔的填充[21,23,24]。如果能够充分利用这种缺陷修复能力，ECAP工艺就能为解决GTSC法制备合金的硅相形态问题及气孔缺陷提供一条高效的一步法解决方案。
然而，目前仍存在不少知识空白。首先，对于ECAP工艺带来的热机械耦合作用下分离式共晶微观结构（初级硅颗粒+α-Al基体）的演变规律，目前了解还不够深入。尤其是加工温度对气孔修复的影响，以及它与硅相破碎和α-Al再结晶过程之间的相互作用，尚未得到系统研究[25]。其次，更根本的问题是，缺陷修复与力学性能之间的关系也极少被系统分析过[26]。传统的强化分析通常只考虑晶粒细化、位错强化、析出作用以及固溶强化效应，却将气孔视为需要尽可能减少的缺陷，而忽视了气孔本身也可能对合金强度产生一定贡献。那么，所观察到的强度提升究竟有多少来自微观结构的优化，又有多少来自气孔的消除？这个问题至今仍未得到解答。
为填补这些知识空白，本研究选取了三种不同温度——400°C、460°C和480°C——对GTSC法制备的超共晶A390合金进行单次ECAP处理。选择这三个温度是为了涵盖从以变形为主、到以再结晶为主，再到以结构粗化为主的不同的加工阶段，从而系统研究缺陷修复、微观结构演变及其共同作用对合金力学性能的影响。通过将理论预测结果与实验测量数据相互对比，我们发现两者之间存在显著差异，这一差异表明缺陷修复作用虽然未被充分重视，但实际上却对合金性能有着重要的影响。本研究建立了一个将缺陷控制纳入传统强化分析的分析框架，揭示了合金强度提升的背后，不仅有微观结构的优化，还有气孔消除的重要作用。这些研究结果不仅为理解超共晶铝硅合金的性能机制提供了新的见解，也为充分发挥这类合金的实用性能提供了可行的策略。
