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铝合金发动机缸盖材质及工艺研究
| 论文题名： | 铝合金发动机缸盖材质及工艺研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;铝合金缸盖;共晶铝硅合金;变质处理;热处理;耐热相 |
| 摘要： | 随着汽车工业的发展,要求发动机缸盖具有高温、高强等性能,而常用的铝硅合金缸盖都是亚共晶的,其常温强度不高,高温强度低,严重制约了缸盖的应用。针对常用铝合金发动机缸盖的工况和设计要求,我们选取了有别于亚共晶铝硅合金的共晶型铝硅合金作为研究对象,通过添加Cu、Mg、Ni等合金元素,采用P+RE复合变质剂进行变质处理,使用金属型重力铸造方法并进行T6热处理,以提高合金的综合性能。在试验中,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)进行组织和成分的分析,对其机理进行探讨；并使用SANS拉伸试验机、WJ-10B型机械式万能试验机、布氏硬度计进行各种力学性能的测试。 研究了主元素Si对铝合金缸盖组织和力学性能的影响。试验发现,当硅含量从5％增加到18％时,合金的常温抗拉强度和高温抗拉强度先增加后减小,在共晶点附近达到最大值,合金的硬度不断增加；而晶界处的金属间化合物形状先由片状逐渐转变为网状,然后再逐渐变为粗大的片状,其形状对合金的强度特别是高温强度产生了很大的影响。 分别研究了变质剂和热处理对铝合金缸盖显微组织和力学性能的影响。通过试验发现,经过变质处理后,初生硅和共晶硅的尺寸明显减小,且形状变得更加规则,性能也得到了提高；通过热处理后,使得合金中的一些第二相弥散地分布于基体中,同时会使得共晶硅发生熔断、粒化等过程,极大减弱了对基体的割裂作用。 最后对Ni元素强化铝合金发动机缸盖进行了探索。当Ni含量从1％增加到4％时,合金的常温强度不断下降,但高温强度不断提高,硬度变化不大。最终我们得出,当Ni含量在2.2％～3％时,合金的强度最佳。同时对Ni的高温强化机制进行了探索,研究发现,合金中Ni的含量从1％增加到4％时,合金中的主要耐热相由片状的Al3(CuNi)2逐渐变成了网状的Al7Cu4Ni、Al3CuNi,最后变成了环絮状的Al9FENi,不仅耐热相的高温稳定性对合金的高温强度有影响,而且它们的数量、形态以及分布对合金的高温强度也会产生很大的影响。 |
| 作者： | 刘福东 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 苏勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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