新型發(fā)動機缸體用耐熱鋁合金的合金化和微合金化.pdf

1、為了滿足高功率密度發(fā)動機對耐熱鋁合金在更高溫度(350℃)工作的要求，本研究現在Al-12Si-4Cu-1.2Mn合金的基礎之上，首先進行了Cu元素合金化，確定合金中最佳Cu元素含量，接著進行Ni元素合金化，引入富Ni相δ-Al3CuNi相和γ-Al7Cu4Ni相作為合金更高溫度熱強化相，最后通過引入合金元素Er、Nb元素對組織進行調控，進一步改善合金的耐熱性能。
　　Cu的加入顯著改變了Al-12Si-xCu-1.2Mn合金凝固

2、過程和富Mn強化相的數量，也對初生富Mn相和共晶體富Mn相形態(tài)也有顯著影響。隨著Cu含量增加，初生富Mn相逐漸改變?yōu)榇执髽渲?，在Cu0-Cu2(Cu的百分含量為0wt，％-2wt,％)合金中，漢字狀和針狀兩相共晶體富Mn相逐漸減少，在Cu3-Cu5(Cu的百分含量為3wt，％-5wt，％)合金中，另一種兩相共晶體富Mn相逐漸增多，θ(Al2Cu)由細小的團絮狀逐漸演變?yōu)榇执蟮南嗷ミB接的網絡狀。Cu4(Cu的百分含量4wt，％)合金在3

3、50℃時抗拉強度為65.1MPa，斷口形貌分析表明富Mn相是高溫斷裂裂紋源。
　　在Al-12Si-4Cu-1.2Mn合金中添加Ni元素，隨著Ni元素增加，初生富錳相質量分數增加，兩相共晶體富錳相逐漸減少，在Ni3-Ni4(Ni的百分含量為3wt，％-4wt，％)合金中，沒有發(fā)現二元共晶體富Mn相。合金中θ(Al2Cu)逐漸減少，合金中形成骨骼狀δ-Al3CuNi和塊狀γ-Al7Cu4Ni相，在Ni3-Ni4合金中還出現了桿狀ε-

4、Al3Ni相。Ni1(Ni的百分含量為1wt，％)合金在350℃耐熱強度可以達到97MPa，斷口形貌分析表明粗大的初生富Mn相構成的解理面是合金在350℃斷裂時的裂紋源，富Ni相不是高溫斷裂的斷裂源。
　　在Al-12Si-4Cu-1.2Mn-1Ni基礎之上，加入Er元素進行合金化，Er元素對初生富錳相有一定的細化作用，促使合金中δ-l3CuNi由骨骼狀轉變?yōu)閴K狀，θ(Al2Cu)相依附于富Er相生長進而呈現網絡狀分布。350℃高