鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋材料和鑄造工藝的改進(jìn).pdf

1、在汽車行業(yè)不斷發(fā)展和人們對(duì)節(jié)能減排的要求日漸提高,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率在提高而重量卻不斷減小。因此,質(zhì)量輕強(qiáng)度高的鋁硅合金材料缸蓋正不斷取代鑄鐵材料缸蓋而被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)鋁硅合金材料主要通過添加Cu、Mg等合金元素提高合金力學(xué)性能,但高溫力學(xué)性能不夠理想。本研究在添加Cu、Mg元素的鋁硅合金基礎(chǔ)加入Ni、Mn、Fe高溫強(qiáng)化元素,以提高合金高溫力學(xué)性能。通過設(shè)計(jì)兩種不同澆注系統(tǒng),利用鑄造模擬軟件模擬兩種澆注系統(tǒng)的澆注和凝固過程,發(fā)現(xiàn)澆注及凝固

2、過程中可能出現(xiàn)的問題及缺陷,并采用相應(yīng)辦法予以改進(jìn),選擇最優(yōu)澆注系統(tǒng)。
　　研究了在鋁硅合金中添加Cu、Ni、Mn、Fe合金元素后,鋁硅合金的組織和性能。Fe元素在鋁合金中通常被當(dāng)成有害相而被限制添加,但Fe相的高溫穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度較高,是鋁合金中很好的異相強(qiáng)化相。因此,合理控制Fe相形貌抑制其有害相的析出可大大提高鋁硅合金高溫性能。發(fā)現(xiàn)Cu、Ni、Mn、Fe合金元素添加后在合金基體中析出Al-Ni、Al-Ni-Cu、Al-Ni-

3、Fe-Mn、Al-Ni-Fe-Si等高溫強(qiáng)化相,合金高溫性能大大提高。在Fe含量較低時(shí)Ni元素為合金的主要高溫強(qiáng)化元素,這種含Ni的高溫強(qiáng)化相在合金組織中析出提高合金的高溫力學(xué)性能。但隨著Ni的添加量增多,含Ni相形態(tài)變成較為粗大的塊狀和板條狀,反而降低合金力學(xué)性能。在Ni、Mn作用下Fe形態(tài)得到很大改善,產(chǎn)生的含F(xiàn)e相主要為魚骨狀、花瓣?duì)詈蛪K狀,一定程度上提高合金的力學(xué)性能。這些含F(xiàn)e相在基體中析出與在基體中均勻分布的含Ni相有機(jī)結(jié)合

4、,在基體中形成封閉和半封閉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),對(duì)鋁硅合金的高溫力學(xué)性能的提高起到很大作用。
　　對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和所設(shè)計(jì)的澆冒口系統(tǒng)采用Solidworks創(chuàng)建模型,以鑄造模擬軟件ProCAST為工具,模擬了金屬型重力鑄造生產(chǎn)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋在不同工藝方案下金屬液的充型和凝固過程,對(duì)比分析了各方案在充型過程中的液面平穩(wěn)性、充型完整性、充型時(shí)間等情況;在金屬液的凝固過程中,整體溫度分布、固相率變化、金屬液補(bǔ)縮情況和縮孔縮松傾向等。針對(duì)模擬過程所出