微合金元素及鑄造熱處理工藝對鋁合金發(fā)動機缸體組織和性能的影響.pdf

1、汽車工業(yè)正朝著輕量化、高速、舒適、節(jié)能、低排放的方向發(fā)展,越來越多的汽車采用高性能的鋁合金替代鋼、鐵等傳統材料。隨著鋁合金發(fā)動機的應用,大大減輕了整車的重量,發(fā)動機作為汽車的心臟,重量約占整車重量的三分之一,其性能和重量直接關系到汽車的價值。國內鋁合金缸體的工業(yè)化生產發(fā)展緩慢主要受制于三個方面:缸體材料性能達不到要求,鑄造工業(yè)化生產工藝不成熟,生產裝備落后。本文研究的重點,就是要解決基于低壓鑄造、冷芯盒組芯造型工藝下的缸體材料的問題。<

2、br>　　 本文主要研究了冷芯盒組芯造型工藝,低壓鑄造,以及在此工藝基礎上的合金成分的調整及優(yōu)化:
　　 1、在熔體凈化過程中采用旋轉噴氣裝置吹入Ar氣,使熔體純凈度大大增強,爐前檢測密度當量大大降低；造型方面采用先進的冷芯盒組芯造型工藝,代替?zhèn)鹘y砂箱,所有形狀均由砂芯組合而成,直接澆注成型。砂芯尺寸精度好,達到500mm±0.2mm,組芯之間的間隙達到±0.15mm。與金屬型相比,其成本降低10％～20％,而且有利于大批量生

3、產,大幅提高生產效率。澆注方式采用低壓鑄造底注式澆注,低壓鑄造解決了重力鑄造中澆注系統充型和補縮之間的矛盾,避免了氣孔夾雜等缺陷,鑄件品質大大提高。
　　 2、在鋁合金中添加質量分數不同的Ni、Cr、Zn、Mn四種合金元素,經正交試驗,利用加權綜合評價值y*作為合金綜合力學性能的評價值,分析表明Ni和Cr對鋁合金的綜合性能y*的影響較為顯著。經過驗證分析得出:Ni、Cr、Zn、Mn四種合金元素的最佳配比為Ni0.02～0.03C

4、r0.015～0.025Zn0.2～0.4Mn0.0.45～0.60,平均的抗拉強度σb達到205.7MPa,平均延伸率δ為2.25％。
　　 在組織方面,鑄態(tài)組織中圓整的亮白色Al2Cu相在水淬+時效處理時能溶入α固溶體中,時效過程中析出,使合金強化。而Ni、Cr、Zn元素形成的復雜的灰白色短棒狀或粒狀組織ω相,其主要成分為為Al(MnCuFe)Si五元化合物,中和了Fe的有害作用,減少了對組織的割裂,從而使合金的力學性能提高