原文传递
多元合金化高性能铝硅合金活塞的研究
| 论文题名： | 多元合金化高性能铝硅合金活塞的研究 |
| 关键词： | 发动机活塞;铝硅合金;多元合金化;微观组织;力学性能 |
| 摘要： | 发动机性能的不断提高对活塞的耐磨、耐热等性能也提出了更高的要求，因此需要开发出性能更高的活塞用铝硅合金。本文对共晶铝硅合金和过共晶铝硅合金(w(Si)=20％)，分别进行多元合金化成分设计，通过变质处理和热处理，获得了高性能铝硅合金活塞材料。所得的主要结果和结论如下: (1)研究了稀土La和Sr对共晶铝硅合金的变质效果和作用。结果表明:当加入1.2％La时，共晶硅从针片状变为短杆状，平均尺寸从未变质时的84μm下降为38μm。当加入0.06％～0.08％Sr时，共晶硅从针片状变为纤维状，平均尺寸大幅下降到2μm左右，数量显著增加且分布均匀。对于共晶铝硅合金，Sr具有比稀土La更加优异的变质效果。 (2)研究了多元合金化对共晶铝硅合金活塞力学性能的影响。采取Cu、Ni、Mg、Ti、Zn等元素进行多元合金化，其中Cu的加入量为3.0％～3.5％，Ni的加入量为1.0％～3.0％。结果表明:在0.06％的Sr变质、510℃固溶6h和185℃时效6h的条件下，随着Cu含量的增加，共晶铝硅合金的室温强度和高温强度均大幅度提高，随着Ni含量的增加，合金室温性能提高，特别是显著提高合金的高温强度。当Cu含量为3.5％，Ni含量为2.0％时，共晶铝硅合金活塞室温抗拉强度达到303.06MPa，300℃下高温抗拉强度达到137.74MPa，洛氏硬度(HRB)为81.7。 (3)研究了热处理对共晶铝硅合金活塞组织和性能的影响。结果表明:固溶热处理能够显著改善共晶硅的形态和分布。经过510℃固溶6h后，共晶硅尺寸变小，棱角趋于圆整。在经过185℃时效6h后，合金强化相数量增多，分布均匀，棱角圆整，合金硬度升高。 (4)研究了P变质和P+La复合变质对过共晶铝硅合金组织的影响。结果表明:当加入0.06％的P时，初晶硅的平均尺寸从未变质时的122μm下降为29μm，形状因子从未变质时的0.21上升到0.82，且数量增多，分布均匀。采用0.06％P+0.9％La复合变质，能够对初晶硅和共晶硅组织同时取得最佳的复合变质效果。 (5)研究了多元合金化对过共晶铝硅合金活塞力学性能的影响。采取Cu、Ni、Mg、Ti、Zn等元素进行多元合金化，其中Cu的加入量为1.0％～3.0％，Ni的加入量为1.0％～1.5％。结果表明:在0.06％P+0.9％La的复合变质、510℃固溶6h和185℃时效6h的条件下，随着Cu含量的增加，共晶铝硅合金的室温强度和高温强度均大幅度提高，随着Ni含量的增加，合金室温性能提高，特别是显著提离合金的高温强度。当Cu含量为3.0％，Ni含量为1.5％时，过共晶铝硅合金活塞室温抗拉强度为242.62MPa，300℃高温抗拉强度为127.95MPa。 |
| 作者： | 武宏发 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 程和法 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
