離心鑄造SiC顆粒增強鋁基復合材料活塞成形及組織性能研究.pdf

1、活塞作為發(fā)動機的重要部件，工作環(huán)境惡劣，環(huán)槽和頭部由于劇烈的沖擊和摩擦容易出現嚴重磨損甚至斷裂而導致失效。SiC 顆粒增強鋁基復合材料具有高比強度和高比剛度，耐磨，耐疲勞，低熱膨脹系數、低密度，高屈服強度及良好的熱穩(wěn)定性和導熱性等優(yōu)異的力學性能和物理性能。本課題希望把SiC 顆粒增強鋁基復合材料的這些優(yōu)越性能應用到活塞上面，從而提高活塞的性能。本研究利用攪拌復合法分別制備了SiC 顆粒增強過共晶鋁基復合材料和共晶鋁基復合材料兩種漿料，分

2、別研究了兩種復合材料漿料在不同鑄造工藝條件下活塞的離心鑄造成形情況；對活塞進行了固溶和時效處理；分析了兩種復合材料活塞的宏觀與微觀組織，測量了活塞的硬度與耐磨性；分析了熱處理對于活塞性能的影響；測量了SiC 顆粒偏聚區(qū)的熱膨脹系數。結果顯示：
　　 ①SiC 顆粒增強過共晶鋁基復合材料在四種不同工藝條件下成形良好，而SiC顆粒增強共晶鋁基復合材料在漿料澆注溫度和模具溫度最高的工藝Ⅰ條件下出現嚴重缺損現象，但是與過共晶鋁基復合材料

3、相比，共晶鋁基復合材料能在更低的溫度條件下實現成形。
　　 ②過共晶鋁基復合材料活塞只有前三種工藝條件下出現明顯的集渣區(qū)、基體區(qū)和SiC 顆粒偏聚區(qū)，而共晶鋁基復合材料活塞四種工藝條件下都有明顯三個分區(qū)。共晶鋁基復合材料活塞在裙部出現大尺寸的縮孔缺陷，而過共晶鋁基復合材料活塞幾乎不存在大的縮孔。
　　 ③兩種復合材料活塞組織有較大差別，過共晶鋁基復合材料活塞由于初晶硅的存在使SiC 顆粒偏聚區(qū)出現偏析現象，并且區(qū)域交界處

4、聚集大量的初晶硅；而共晶鋁基復合材料沒有這些現象。
　　 ④熱處理主要影響活塞基體合金的組織形貌，對于SiC 顆粒的形貌和分布沒有影響。熱處理后，基體區(qū)組織發(fā)生很大變化，SiC 顆粒偏聚區(qū)變化不明顯。
　　 ⑤熱處理后活塞的硬度得以很大提高，基體區(qū)提高幅度比SiC 顆粒偏聚區(qū)大。
　　 過共晶鋁基復合材料活塞比共晶鋁基復合材料活塞提高幅度大。
　　 ⑥熱處理后活塞SiC 顆粒偏聚區(qū)磨損量下降，基體區(qū)磨損量