高硅鋁硅合金的變質(zhì)及性能研究.pdf

1、過共晶鋁硅合金具有很高的耐磨耐蝕性、優(yōu)異的低膨脹性能和良好的導熱性，是一種理想的活塞用合金材料。但隨著Si含量的增加，合金組織中出現(xiàn)尺寸粗大形狀不規(guī)則的初晶硅和板片狀的共晶硅，嚴重損害合金性能，限制了過共晶鋁硅合金在更廣范圍內(nèi)的應用。為了挖掘該類材料的性能潛力，推廣其應用范圍，本文針對高硅含量的過共晶Al-28％Si合金進行了相關基礎性的研究。
　　以Al-28%Si合金為研究對象，采用P、RE、Sr單一變質(zhì)和兩兩之間復合的雙重變

2、質(zhì)，運用多種檢測分析方法，對不同變質(zhì)情況下合金中初晶硅和共晶硅形貌進行了簡要地分析，并探討了其變質(zhì)機理。與未變質(zhì)Al-28%Si合金中初晶硅和共晶硅形貌進行了對比，總結了各變質(zhì)情況下對合金中初晶硅和共晶硅的形貌、尺寸和分布的影響規(guī)律。
　　采用正交試驗法，對Al-28%Si合金進行P+RE+Sr三元復合變質(zhì)，揭示了復合變質(zhì)劑加入量不同對合金初晶硅形貌的影響。運用極差分析，探討了變質(zhì)劑元素加入量對合金300℃高溫拉伸強度和熱膨脹系數(shù)

3、的影響，得到了最佳復合變質(zhì)劑的優(yōu)化配比：0.3%P、1.0%RE、0.06%Sr，驗證試驗表明該復合變質(zhì)劑能夠很好的細化初晶硅和共晶硅。
　　在優(yōu)化復合變質(zhì)的基礎上，對Al-28%Si合金進行合金化處理。通過正交試驗法，采用極差分析和建立擬合方程，討論了Cu、Mg、Mn三種元素加入量對合金的高溫拉伸強度、磨損率以及熱膨脹性能的影響規(guī)律。分析得到Al-28%Si合金的合理成分范圍：0.84%~2.5%Cu、0.58%~1.2%Mg、

4、0.27%~0.31%Mn，以及Al-28%Si合金的性能指標：高溫拉伸強度σb,300℃≥123.4MPa、熱膨脹系數(shù)α≤18.3971×10-6/℃、磨損率u≤1.1836×10-14m3·N-1·m-1。
　　對以上優(yōu)化設計后的Al-28%Si合金進行驗證試驗，探討了變質(zhì)前后Al-28%Si合金的高溫拉伸斷口形貌和磨損表面形貌，并對拉伸斷裂機制和磨損機制作了簡要分析；通過對比驗證合金試樣與Alcan公司活塞用鋁合金AlSi2