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原文传递压铸铝合金汽车空调压缩机缸体缺陷及力学性能的研究

论文题名：	压铸铝合金汽车空调压缩机缸体缺陷及力学性能的研究
关键词：	压铸铝合金;拉伸性能;冲击吸收功;缸体缺陷;汽车工程;空调压缩机
摘要：	压铸Al-Si-Cu合金因密度小、铸造性能好和比强度高等优点而被广泛应用于汽车制造领域。但是，压铸Al-Si-Cu汽车压缩机缸体中易存在缺陷（主要包括孔洞和夹杂物），会严重劣化其力学性能。　　因此，本文采用光学显微镜、3D激光扫描显微镜、扫描电子显微镜、能谱对压铸Al-Si-Cu汽车空调压缩机缸体中孔洞以及夹杂物的性质、尺寸、数量及分布进行研究，揭示孔洞与拉伸性能和冲击性能之间的关系及相应的机理。在此基础上，研发组合时效工艺，从而进一步提高铸件力学性能。　　孔洞主要有圆形、多边形和带有尖角形三种形状。DOE结果表明，直径较大的孔洞分布在铸件壁较厚的区域。在铸件中夹杂物主要有两类，包括氧化物(γ-Al2O3、α-Al2O3、SiO2)和碳化铝。夹杂物的显微硬度在539～1425.7HV之间，大约是铝基体的5～14倍。造成孔洞和夹杂物的主要原因是在压铸期间，用于润滑活塞和压射缸滴入的冲头油，带入了氢和碳。因此，采用固体石墨润滑活塞和压射缸的新工艺，减少氢气和碳化铝的形成。　　拉伸实验测得改善压铸工艺前，压铸Al-Si-Cu合金抗拉强度、延伸率分别为230.1MPa和0.71％，改善压铸工艺后抗拉强度、延伸率分别为303.98MPa和2.13％。断面上的孔洞大小、分布都不均匀，随着断面孔隙率的升高，抗拉强度、延伸率逐渐降低，并且断面孔隙率与抗拉强度、延伸率存在着定量的关系。屈服强度却没有随着孔隙率的升高而表现出特定的规律。SEM观察表明裂纹起源于尺寸较大、形状不规则的孔洞，并且裂纹会向周围小的孔洞扩展。在断面上发现了大量的准解理断裂花样，断裂为准解理断裂。　　冲击实验测得改善压铸工艺前，压铸Al-Si-Cu合金的冲击吸收功为1.4J，断面孔隙率为9.59％。改善压铸工艺后，冲击吸收功为11.31J，断面孔隙率为2.56％。随着断面孔隙率的升高，冲击吸收功显著降低，并且存在定量关系。而体积孔隙率对冲击吸收功没有特定的影响。在断裂过程中，孔洞直径大且深度、形状不规则的孔洞会形成裂纹源，并且会向周围孔洞扩展，裂纹总体沿着Ⅴ型口方向扩展。SEM观察表明，冲击断面上的孔洞大小、分布都不均匀，形状不规则，并且出现了大量解理断裂花，冲击断裂为解理断裂。　　在组合时效过程（包括第一阶段自然时效和第二阶段人工时效）中，压铸Al-Si-Cu合金显微组织中枝晶逐渐变细并且聚集，逐渐显现出较为圆整且细化的Al基体晶粒。硬度随第一阶段自然时效时间延长而增加，最后趋于稳定。在之后的第二阶段人工时效中，硬度得到进一步提高，随人工时效时间延长而升高。最佳组合时效为:自然时效26h+175℃人工时效9h，所获得的硬度值为HRB59.8。SEM观察α-Al晶粒中析出具有方向性的细小而弥散的沉淀强化相的主要为G.P(Ⅰ)区以及θ"相。
作者：	华高
专业：	材料加工
导师：	刘澄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	扬州大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文