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汽车发动机缸体铝/铁双金属复合工艺及性能研究
| 论文题名： | 汽车发动机缸体铝/铁双金属复合工艺及性能研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;缸体汽缸;铝铁双金属;复合工艺;性能评价 |
| 摘要： | 随着汽车行业的迅猛发展，汽车轻量化也发展迅速，这使得轻质铝合金复合材料得到了广泛的应用。铝/铁双金属复合材料既具备铝合金质轻、耐腐蚀性好等优点，也具有铸铁或钢耐磨性好、强度高等优点，使其能够满足汽车零件不同部位的不同性能要求，因此它在汽车领域具有广阔的应用前景。为了满足铝合金汽车发动机缸体汽缸部分耐磨性、导热性和强度等要求，我们研发铝/铁双金属复合铸造工艺技术制备铝/铁双金属复合缸体。同时，在控制生产成本的情况下，实现铝/铁异种材料间的冶金结合并保证结合质量是研究的重点。 为了研究不同复合铸造工艺对铝/铁双金属复合材料结合界面的影响，我们分析比较了直接浇铸、直接热浸镀铝处理后浇铸和助镀并热浸镀铝处理后浇铸所得铝/铁双金属复合材料试样的界面结合情况。分析结果发现:直接浇铸所得试样的结合界面存在明显缝隙，仅实现机械结合;而经过热浸镀铝预处理后浇铸所得试样的结合界面形成了连续的中间相层（主要包括Al5Fe2相和Al8Fe2Si相），实现了铝/铁冶金结合;同时，助镀处理可以有效地提高冶金结合质量。此外，我们进一步测试不同处理工艺所得试样的导热系数发现，实现冶金结合可以明显改善铝/铁复合材料的导热性能，当冶金结合层厚度为10μm时最佳，其导热系数是机械结合的10倍。 为了探索Mn元素对铝/铁界面组织的影响，本文研究了热浸含1-5wt％Mn铝合金熔体预处理后浇铸所得铝/铁双金属复合材料试样的界面组织，经过分析界面形貌和成分发现，Mn元素明显促进了连续中间相层和铝基过渡层中多面状Al15(FexMn1-x)3Si2相的生长，同时对铝基过渡层中针片状相(Al5FeSi相)的形成有抑制作用。在720℃熔体中热浸2分钟的情况下，当Mn含量为1.5wt％时，对该复合材料冶金结合过渡层组织形貌的整体改善效果最佳。 为改进铝/铁双金属复合铸造工艺，同时降低生产成本，本文尝试将纯锌或锌合金作为热浸熔体，结果发现它们都可以促进铝/铁冶金反应，并有效地控制了连续中间相层的厚度，但随着热浸时间的增加，铝基体侧过渡层厚度增加明显。通过高压扭转处理发现，铝/热浸镀锌钢界面组织比铝/热浸镀铝钢界面组织具有更好的塑性性能;另外，高压扭转处理能增强铝/铁双金属复合材料的基体强度。 |
| 作者： | 刘洋 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 边秀房 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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