活塞用高碳-石墨-鋁復(fù)合材料性能檢測(cè)及制備初探.pdf

1、分類號(hào)：UDC：密級(jí)：學(xué)校代號(hào)：11845學(xué)號(hào)：2111302022廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文工學(xué)碩士活塞用高碳一石墨／鋁復(fù)合材料性能檢測(cè)及制備初探謝祥輝指導(dǎo)教師姓名、職稱：專業(yè)或領(lǐng)域名稱：學(xué)生所屬學(xué)院：論文答辯日期：摘要摘要隨著內(nèi)燃機(jī)向輕量化、大功率、低油耗、低排放、長(zhǎng)壽命方面發(fā)展，對(duì)活塞材料的性能提出更高的要求，因此開發(fā)新型活塞材料以適應(yīng)不同工作狀態(tài)和工作環(huán)境是一種新的發(fā)展趨勢(shì)。石墨／鋁復(fù)合材料兼具了石墨及鋁合金材料的性能特點(diǎn)，具有自

2、潤(rùn)滑性、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱性能好、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的活塞材料。本研究對(duì)國(guó)外某活塞用高碳石墨／鋁復(fù)合材料的組織成分、物理性能、摩擦磨損性能進(jìn)行檢測(cè)與性能分析，測(cè)試結(jié)果表明：該高碳一石墨／鋁復(fù)合材料組織均勻致密、石墨含量高達(dá)533％、導(dǎo)熱系數(shù)為135w(m半k)。1、熱膨脹系數(shù)為72106／。C、摩擦系數(shù)為O2。并且高碳石墨／鋁復(fù)合材料的室溫抗壓強(qiáng)度達(dá)到240Mpa、抗彎強(qiáng)度為138MPa。與傳統(tǒng)的鋁合金活塞材料ZLl05相比，

3、高碳石墨／鋁復(fù)合材料密度減少了20％、熱膨脹系數(shù)降低66％、導(dǎo)熱系數(shù)減小10％，具有良好的減摩耐磨性能及尺寸穩(wěn)定性。目前石墨／鋁復(fù)合材料的制備工藝的鑄造法、真空壓力浸滲法等液相法，由于石墨與鋁潤(rùn)濕性差且密度差異大，采用液相法難于制備出石墨含量高且分布均勻的石墨／鋁復(fù)合材料。而粉末冶金法制備復(fù)合材料時(shí)，組元材料的含量可以根據(jù)需要進(jìn)行任意配比，在制備含高體積分?jǐn)?shù)增強(qiáng)顆粒復(fù)合材料方面，具有非常大的優(yōu)越性。故本研究選用粉末冶金工藝制備石墨／鋁復(fù)

4、合材料。對(duì)在最佳制備工藝下制備的石墨／鋁復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱性能、摩擦磨損性能、力學(xué)性能進(jìn)行分析，并與傳統(tǒng)的鋁合金活塞材料ZLl05作對(duì)比。對(duì)石墨／鋁復(fù)合材料粉末冶金成形及其性能分析，得出粉末冶金制備石墨／鋁復(fù)合材料的制備工藝為：壓制壓力500MPa，燒結(jié)溫度570℃保溫15h。組織結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明：石墨以游離態(tài)的單質(zhì)均勻分布在復(fù)合材料內(nèi)部；導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定表明：粉末冶金制備的石墨／鋁復(fù)合材料在高度方向與半徑方向?qū)嵯禂?shù)有較大差異，徑向