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铝合金柴油发动机缸盖材料强韧化研究
| 论文题名： | 铝合金柴油发动机缸盖材料强韧化研究 |
| 关键词： | 汽车工程;柴油发动机缸盖;铝合金材料;微观组织;力学性能;断裂韧性 |
| 摘要： | 汽车轻量化是实现汽车高性能、低排放、低能耗的重要途径。采用铝合金代替铸铁生产柴油机发动机缸盖，具有明显的减重效果。为了适应当今发动机功率的提高要求，本文以ZL114A铝合金为基础，采用添加微量元素改善柴油发动机缸盖用铝合金材料的组织和性能，系统研究了Sr、RE和Mg对ZL114A铝合金组织性能的影响规律，通过微观组织分析和力学性能测试，优化工艺方案，提出了较佳的工艺方案。 较系统地研究了Sr含量对ZL114A铝合金组织性能的影响。随着Sr添加量的增加，共晶硅颗粒变得更加细小，合金性能逐渐提高，在Sr添加量为0.03％时合金可完全变质并且性能最好，其T6热处理态的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别可达316.5MPa，259.3MPa和4.7％，即可满足柴油发动机缸盖的材料的需求；过高的Sr添加量反而会粗化共晶硅，并造成ZL114A铝合金铸件产生缩松缩孔等缺陷，降低铝合金铸件性能。Sr变质使ZL114A合金断裂面出现大量小而深的韧窝，增加了合金的塑性，断裂方式从脆性断裂向韧性断裂转变。 较系统地研究了RE含量对ZL114A铝合金组织性能的影响。随着RE添加量的增加，初生相α-Al和共晶硅均会细化，当RE的添加量为0.2％时，α-Al和共晶硅最为细小且分布均匀，而过高的RE添加反而会粗化α-Al和共晶硅。合金的拉伸性能随着RE添加量的增加呈先增加后降低的趋势，RE添加量为0.2％时最好，RE变质使ZL114A合金断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变。 在0.2％RE含量的基础上添加Mg进行强化研究，发现随着Mg的添加，ZL114A合金的抗拉强度、屈服强度和硬度值增加，但延伸率下降，经T6热处理后上述变化规律显得更加明显。当ZL114A合金添加0.1％Mg和0.2％RE时，既能够获得较高的强度，又能获得较好的塑性和延展性，其T6热处理的抗拉强度、屈服强度、延伸率和布氏硬度分别达到349.1MPa、312.2MPa、3.89％和102HBS，更进一步提高了合金的性能，满足柴油发动机缸盖的材料需求。 |
| 作者： | 代雨成 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 樊自田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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