缸蓋用復(fù)合鑄鐵的制備工藝與組織性能研究.pdf

1、隨著柴油機(jī)功率密度的提升，柴油機(jī)氣缸蓋所承受的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷越來越高，致使氣缸蓋不同部位的使用環(huán)境差異增大，具體表現(xiàn)在:缸蓋火力面工作溫度非常高，要求材料具有很好的導(dǎo)熱性和抗氧化性能，其它部位要求材料具有高強(qiáng)韌性能。然而，采用傳統(tǒng)均質(zhì)鑄鐵材料制造的柴油機(jī)缸蓋由于無法同時(shí)兼顧強(qiáng)韌性、導(dǎo)熱性及抗高溫氧化等性能，致使國內(nèi)外高功率柴油機(jī)氣缸蓋常發(fā)生熱應(yīng)力開裂問題。因此研究新型復(fù)合鑄鐵材料制備方法及組織性能具有非常重要的理論與工程實(shí)際意義。

2、r>　　本文開發(fā)了三種復(fù)合鑄鐵材料制備方法:1）鑄型涂抹變質(zhì)涂料方法;2）局部適量增大凝固速率方法;3）雙金屬液鑄造方法。綜合利用OM，EPMA，導(dǎo)熱系數(shù)測試以及抗拉強(qiáng)度測試等檢測手段分析不同工藝對(duì)制備的復(fù)合鑄鐵組織和性能的影響。
　　在涂料法制備復(fù)合鑄鐵工藝中，通過改變涂料中FeS變質(zhì)劑含量在蠕墨鑄鐵表面成功制備一層灰鑄鐵，形成灰/蠕復(fù)合鑄鐵。隨著FeS含量的增大，表層灰鑄鐵的厚度先逐漸增大后達(dá)到平衡，最大厚度達(dá)到5.3mm;從

3、表層到內(nèi)部，Mg元素含量逐漸升高，S元素含量逐漸降低，石墨形態(tài)由A型向A+D型，最后變?yōu)镈型石墨過渡。表層灰鑄鐵的形成機(jī)理為S與Mg形成MgS等化合物，致使表面的殘余Mg含量降低，發(fā)生蠕化衰退現(xiàn)象。通過導(dǎo)熱系數(shù)測試證明灰/蠕復(fù)合鑄鐵鑄件表層導(dǎo)熱性能優(yōu)于鑄件本體。在制備球/蠕復(fù)合鑄鐵工藝中，表層球鐵層厚度隨著球化劑涂料中鎂元素含量增加而增加，采用25％稀土鎂+15％純鎂混合變質(zhì)劑涂料效果最優(yōu)，能夠在蠕墨鑄鐵鑄件表層得到34mm左右的球墨層

4、。
　　在研究冷卻速率對(duì)鑄鐵石墨形態(tài)影響的試驗(yàn)中，當(dāng)冷卻速率增加時(shí)，灰鑄鐵表層石墨由A型石墨轉(zhuǎn)變?yōu)镈型石墨，表層D型石墨層厚度隨冷卻速度增大而增大;蠕墨鑄鐵表層蠕蟲石墨會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钍?，且隨著蠕墨鑄鐵表層凝固速率的增加，表層球化層厚度與球化率均明顯上升。
　　在研究雙金屬液澆注復(fù)合鑄鐵的工藝中，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬進(jìn)行雙金屬液流場及溫度場模擬研究，研究發(fā)現(xiàn)采用底注式澆注系統(tǒng)澆注下層金屬液，采用縫隙扇形式澆注系統(tǒng)澆注上層金屬液，