離心鑄造SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞成形及組織性能研究.pdf

1、活塞作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，工作環(huán)境惡劣，環(huán)槽和頭部由于劇烈的沖擊和摩擦容易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損甚至斷裂而導(dǎo)致失效。SiC 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和高比剛度，耐磨，耐疲勞，低熱膨脹系數(shù)、低密度，高屈服強(qiáng)度及良好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性等優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能。本課題希望把SiC 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的這些優(yōu)越性能應(yīng)用到活塞上面，從而提高活塞的性能。本研究利用攪拌復(fù)合法分別制備了SiC 顆粒增強(qiáng)過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料和共晶鋁基復(fù)合材料兩種漿料，分

2、別研究了兩種復(fù)合材料漿料在不同鑄造工藝條件下活塞的離心鑄造成形情況；對(duì)活塞進(jìn)行了固溶和時(shí)效處理；分析了兩種復(fù)合材料活塞的宏觀與微觀組織，測(cè)量了活塞的硬度與耐磨性；分析了熱處理對(duì)于活塞性能的影響；測(cè)量了SiC 顆粒偏聚區(qū)的熱膨脹系數(shù)。結(jié)果顯示：
　　 ①SiC 顆粒增強(qiáng)過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料在四種不同工藝條件下成形良好，而SiC顆粒增強(qiáng)共晶鋁基復(fù)合材料在漿料澆注溫度和模具溫度最高的工藝Ⅰ條件下出現(xiàn)嚴(yán)重缺損現(xiàn)象，但是與過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料

3、相比，共晶鋁基復(fù)合材料能在更低的溫度條件下實(shí)現(xiàn)成形。
　　 ②過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料活塞只有前三種工藝條件下出現(xiàn)明顯的集渣區(qū)、基體區(qū)和SiC 顆粒偏聚區(qū)，而共晶鋁基復(fù)合材料活塞四種工藝條件下都有明顯三個(gè)分區(qū)。共晶鋁基復(fù)合材料活塞在裙部出現(xiàn)大尺寸的縮孔缺陷，而過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料活塞幾乎不存在大的縮孔。
　　 ③兩種復(fù)合材料活塞組織有較大差別，過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料活塞由于初晶硅的存在使SiC 顆粒偏聚區(qū)出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，并且區(qū)域交界處

4、聚集大量的初晶硅；而共晶鋁基復(fù)合材料沒(méi)有這些現(xiàn)象。
　　 ④熱處理主要影響活塞基體合金的組織形貌，對(duì)于SiC 顆粒的形貌和分布沒(méi)有影響。熱處理后，基體區(qū)組織發(fā)生很大變化，SiC 顆粒偏聚區(qū)變化不明顯。
　　 ⑤熱處理后活塞的硬度得以很大提高，基體區(qū)提高幅度比SiC 顆粒偏聚區(qū)大。
　　 過(guò)共晶鋁基復(fù)合材料活塞比共晶鋁基復(fù)合材料活塞提高幅度大。
　　 ⑥熱處理后活塞SiC 顆粒偏聚區(qū)磨損量下降，基體區(qū)磨損量