發(fā)布時間：2018-04-23 18:29

  本文選題：鋁硅活塞合金 + 三維重構(gòu)�。� 參考：《西安工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：活塞是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件,工況條件極為苛刻,活塞材料因此需要優(yōu)異的綜合性能。為了提高現(xiàn)有鋁硅活塞合金的力學(xué)性能,本文采用有限元與實驗結(jié)合的方法,通過改變不同第二相(初生硅、共晶硅、富銅鎳相)尺寸與不同微納米相(碳化硅、碳化鈦)對合金進(jìn)行強(qiáng)化,得到了第二相與微納米相對合金應(yīng)力應(yīng)變場及屈服強(qiáng)度的影響規(guī)律。在這個過程中,采集光學(xué)金相(OM)以獲取鋁硅活塞合金的顯微組織,并以此進(jìn)行三維重構(gòu),探究活塞合金中第二相的分布與空間結(jié)構(gòu)。使用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)表征復(fù)合材料的界面以及顯微結(jié)構(gòu)。通過拉伸實驗與納米壓痕實驗測量材料的力學(xué)性能。建立第二相、微納米相的三維數(shù)字模型,并以此為基礎(chǔ)建立代表性體積元模型(RVE)。采用有限元法探究第二相尺寸以及復(fù)合材料中的顆粒含量、尺寸、界面結(jié)合對材料的力學(xué)性能影響,并實驗驗證。結(jié)果表明:(1)三維重構(gòu)結(jié)果表明初生硅的空間形貌為多面塊體,共晶硅則為長條狀,所有硅相總體積含量約為12.59%,并且活塞合金中大部分的初生硅與共晶硅相連。鋁化合物的空間結(jié)構(gòu)呈復(fù)雜的絲網(wǎng)狀,相對孤立地分布在活塞合金中,連通性較低,其總體積含量約為3.43%。富鐵相的空間形貌為不規(guī)則的塊體,在合金中孤立地分布,含量較少。(2)有限元結(jié)果表明初生硅的塊體尖角處易引起應(yīng)力集中,隨著初生硅的尺寸的變小,尖角處的應(yīng)力下降,合金強(qiáng)度提高,基體塑性變差。共晶硅為合金屈服強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)者,隨著尺寸的減小合金的強(qiáng)度提高最為明顯。富銅鎳相相對較高的彈性模量使得它在合金體系中成為主要應(yīng)力承擔(dān)者,絲網(wǎng)狀的空間結(jié)構(gòu)有利于合金體系的強(qiáng)化。隨著尺寸的減小對合金的性能貢獻(xiàn)越大,但富銅鎳相在合金中的含量較低,它的力學(xué)強(qiáng)化作用在宏觀屈服強(qiáng)度上體現(xiàn)不明顯。(3)在納米Ti Cp/Al復(fù)合材料中,TiC對基體有細(xì)晶強(qiáng)化作用,強(qiáng)化貢獻(xiàn)使用Hall-Petch公式進(jìn)行量化納入有限元計算時的基體性能當(dāng)中,并以此研究了TiC的尺寸與含量對復(fù)合材料性能影響。計算結(jié)果表明,200nm的TiC強(qiáng)化作用大于500nm的TiC,隨著含量的提升它們都對基體強(qiáng)度起到了強(qiáng)化作用。當(dāng)含量為5wt.%與3wt.%時,它們的TiCp/Al復(fù)合材料屈服強(qiáng)度變化較小,但高含量的顆粒會對基體塑性產(chǎn)生更加不利的影響。采用500nm碳化鈦增強(qiáng)復(fù)合材料時,顆粒含量較低的1wt.%與3wt.%的復(fù)合材料屈服強(qiáng)度實驗值與預(yù)測值較為吻合。(4)SiC_p/Al復(fù)合材料中顆粒與基體的界面結(jié)合對復(fù)合材料性能影響較大,在載荷作用下界面脫粘開裂。當(dāng)界面強(qiáng)度大于500MPa后復(fù)合材料性能提高較少,低于200MPa,復(fù)合材料力學(xué)性能急劇下降。實驗曲線與200MPa界面強(qiáng)度計算曲線較為吻合。碳化硅的含量大于1wt.%后才有明顯的強(qiáng)化作用,隨著顆粒含量的提升,復(fù)合材料屈服強(qiáng)度提高,塑性降低。
[Abstract]:In order to improve the mechanical properties of the existing Al - Si piston alloy , the mechanical properties of the second phase and the second phase in the piston alloy were investigated by means of finite element method . ( 3 ) In the nano - Ti Cp / Al composites , TiC has fine crystal strengthening effect on matrix , and the effect of TiC particle size and content on the properties of composites is studied by using Hall - Petch formula .

【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1793107