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1、本文采用離心鑄造法成功開發(fā)了國內(nèi)某企業(yè)輕型汽車474型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)鋁基功能梯度復(fù)合材料氣缸套。該氣缸套從結(jié)構(gòu)上分為兩層,內(nèi)層為初晶Si和Mg2Si顆粒增強(qiáng)層,外層為鋁基體。本文研究了該型號(hào)鋁基復(fù)合材料氣缸套的的成型工藝。運(yùn)用XRD、光學(xué)顯微鏡、SEM等方法分析了該氣缸套的成分、組織形貌、以及顆粒的分布情況,并對(duì)氣缸套的硬度、耐磨性性做了測(cè)試,研究了顆粒增強(qiáng)層的耐磨機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:內(nèi)層增強(qiáng)層可使氣缸套具有良好的硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性,而外
2、層基體層提高了氣缸套的抗拉強(qiáng)度,具有良好的機(jī)械加工性能。
氣缸套的工作環(huán)境復(fù)雜,工作中燃燒生成的大量的SO2、SO3、含氮含碳化合物溶于冷卻水中,致使鋁合金氣缸套面臨著一個(gè)重要的問題—腐蝕,本文模擬氣缸套酸性工作環(huán)境,分別研究了鋁合金氣缸套材料在硝酸、硫酸中的腐蝕行為,研究了鋁合金氣缸套分別在常溫與高溫80℃的腐蝕行為,研究了硝酸與硫酸的濃度對(duì)鋁合金氣缸套的腐蝕行為影響,并做了相同環(huán)境下的該型號(hào)的鑄鐵氣缸套的腐蝕研究,作為對(duì)比
3、。研究結(jié)果表明:Al-Si-Mg合金氣缸套材料的腐蝕主要為電偶腐蝕。相同環(huán)境下,Al-Si-Mg合金氣缸套的體積腐蝕率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鑄鐵氣缸套。腐蝕過程中,電極電位更負(fù)的Mg2Si先作為陽極被腐蝕,鋁基體作為陰極。當(dāng)殘余Mg2Si被SiH4水解生成的SiO2包裹后,被SiO2包裹的殘余Mg2Si即充當(dāng)陰極,而Mg2Si周圍的鋁基體則充當(dāng)陽極被腐蝕掉。在硅和鋁基體組成的微電池中,初晶Si和共晶Si在腐蝕的時(shí)候充當(dāng)陰極,電極電位更負(fù)的的鋁基體作為
4、陽極被腐蝕掉。溫度升高,鋁合金氣缸套和鑄鐵氣缸套的腐蝕速率都相應(yīng)的加快,酸濃度對(duì)氣缸套的腐蝕有顯著的影響。
本文運(yùn)用VHX-600電子顯微鏡對(duì)Al-Si-Mg合金做了微觀腐蝕過程、腐蝕后表面微觀三維形貌和微觀腐蝕深度的研究。由于傳統(tǒng)的氣缸套儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)加工主要是采用兩次平臺(tái)珩磨工藝,然而兩次平臺(tái)珩磨工藝復(fù)雜,對(duì)設(shè)備要求高。本文針對(duì)鋁合金氣缸套,創(chuàng)新性的提出了一種新的表面儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)的加工方法—腐蝕。結(jié)果表明:通過腐蝕的方法可以得到氣缸
5、套的表面儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)與通過激光珩磨、松孔鍍鉻、二次平臺(tái)加工方法得到的表面儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)類似,儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)的深度5μm可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn):①在15℃時(shí),25%硫酸溶液中,腐蝕283分鐘;②在60℃時(shí),25%硫酸溶液中,腐蝕21分鐘。腐蝕的方法加工儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)可以降低成本,使工藝簡(jiǎn)化,還能有效的減少氣缸套的拉缸現(xiàn)象。
通過對(duì)Al-Si-Mg合金氣缸套熱處理的研究得出以下結(jié)論:在一定范圍內(nèi),應(yīng)盡可能的提高固溶溫度,增加第二相粒子的固溶度,才能有效的
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