自生顆粒增強鋁基復合材料活塞成形工藝與組織性能研究.pdf

1、鋁基復合材料具有優(yōu)異的高溫性、耐磨性、熱穩(wěn)定性以及較低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點，是發(fā)動機活塞的理想材料。為滿足發(fā)動機大功率、高轉(zhuǎn)速、低能耗的使用要求，陸續(xù)開發(fā)了Al2O3短纖維，SiCp顆粒等增強材料，通過擠壓鑄造，用于活塞的整體或局部增強。但是，由于陶瓷增強相是外加的，這類復合材料都存在制造工藝復雜、成本較高、增強相表面污染而造成的界面反應等一系列問題，極大的限制了其使用。自生復合材料的增強相是在復合材料制備過程中形成，具有界面潔凈，界面結(jié)

2、合力強，工藝簡單，成本低等優(yōu)點，近年來成為鋁基復合材料活塞的研究熱點。
　　 Si和Mg2Si具有密度低、熔點高、硬度高、熱膨脹系數(shù)低和適當?shù)膹椥阅Ａ康忍匦裕勺鳛榻饘倩鶑秃喜牧系脑鰪娤?。本文通過離心鑄造Al-18Si合金和Al-18Si-5Mg合金，利用合金在凝固過程中析出的初生顆粒與金屬熔液之間的密度差，分別得到了初晶Si顆粒單獨增強和初晶Si、初生Mg2Si顆?；旌显鰪妰煞N復合材料活塞。觀察了這兩種復合材料活塞的微觀組織，

3、測試了復合材料的硬度和耐磨性，并分析了在離心力場中自生混合顆粒的運動規(guī)律。結(jié)果表明：在離心力場中自生顆粒均偏聚于活塞頂部及環(huán)槽區(qū)；偏聚區(qū)的硬度及耐磨性能均顯著高于基體；在活塞偏聚區(qū)Al-18Si-5Mg材料的硬度和耐磨性均優(yōu)于Al-18Si材料，非偏聚區(qū)兩者的硬度與耐磨性接近，說明混合顆粒增強優(yōu)于單顆粒增強。
　　 針對初晶Si、初生Mg2Si顆?；旌暇植吭鰪婁X基復合材料活塞，研究了離心鑄造工藝參數(shù)：離心轉(zhuǎn)速、模具溫度、澆注溫度

4、、澆口尺寸對活塞的影響，并分析了鑄造工藝參數(shù)與縮孔、氣孔之間的關系。初步得到局部增強鋁基復合材料活塞合理的離心成形工藝參數(shù)：離心轉(zhuǎn)速800r/min、澆注溫度770℃、模具預熱溫度400℃、內(nèi)澆口厚度尺寸8mm。
　　 Al-18Si-5Mg材料活塞毛坯經(jīng)T6熱處理后，初晶Si及初生Mg2Si形貌基本沒變，但其尖角開始鈍化；針狀或纖維狀的共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)榱詈腿湎x狀；網(wǎng)狀或團簇狀的共晶Mg2Si相，經(jīng)熱處理后轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則的粒狀或蠕蟲