本文關(guān)鍵詞：汽車用過共晶鋁硅合金缸套材質(zhì)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：過共晶鋁硅合金由于其優(yōu)異的耐磨性,在耐磨件的生產(chǎn)上使用的越來越廣泛。目前,高硅鋁合金缸套的制備主要是采用噴射沉積技術(shù)。德國(guó)PEAK公司與Daimler-Benz公司已經(jīng)用噴射沉積技術(shù)成功地研制出了過共晶鋁硅合金缸套,并將其應(yīng)用于汽車V6發(fā)動(dòng)機(jī)。噴射沉積方法制備出的鋁硅合金缸套與鑄鐵缸套相比,具有更輕的質(zhì)量,更低的磨損率,更小的燃油消耗和尾氣排放。但是噴射沉積技術(shù)也存在著工藝復(fù)雜、生產(chǎn)中對(duì)精度的控制要求極高、成本高昂、生產(chǎn)效率低下等缺點(diǎn)。這些不足限制了高硅鋁合金缸套的推廣和應(yīng)用。傳統(tǒng)鑄造法具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)鑄造法生產(chǎn)出來的過共晶鋁硅合金組織粗大,嚴(yán)重割裂金屬基體,使Al-Si合金的性能大大惡化。Fe在鑄造過共晶Al-Si合金中的作用具有兩重性:一方面,Fe的添加會(huì)在鑄造過共晶Al-Si合金中形成粗大的富鐵相,使合金的力學(xué)性能下降;另一方面,Fe的加入在鑄造過共晶Al-Si合金中形成的富鐵相和基體相比,不僅具有更高的硬度,而且還具有高溫穩(wěn)定性,對(duì)其磨損性能尤其是高溫磨損性能有利。因此,在本文中,Fe作為一種合金化元素被應(yīng)用到過共晶Al-Si合金的制備中。在用Al-P變質(zhì)劑對(duì)初生硅進(jìn)行變質(zhì)的前提下,本文研究了Fe含量對(duì)過共晶鋁硅合金流動(dòng)性的影響規(guī)律;探討了Fe含量對(duì)過共晶鋁硅合金顯微組織和相組成的影響;分析了熱處理和Mn對(duì)過共晶Al-Si-Fe合金中粗大富鐵相的細(xì)化作用,并給出了最佳的Mn/Fe質(zhì)量比;討論了溫度和載荷對(duì)新型過共晶鋁硅合金和基體合金干摩擦磨損性能的影響,并探究了他們的摩擦磨損機(jī)理,為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)鋁硅合金缸套奠定一定的研究基礎(chǔ)。通過本文的研究,主要得出以下結(jié)論:(1)Fe對(duì)過共晶鋁硅合金的鑄造性能有害,過共晶鋁硅合金的流動(dòng)性隨著Fe含量的增加而降低。隨著Fe含量從1wt.%增加到5 wt.%,Al-Si合金的流動(dòng)長(zhǎng)度從1241mm減小到350mm。當(dāng)Fe含量為5 wt.%時(shí),流動(dòng)長(zhǎng)度與不加Fe時(shí)相比減小了73%。因此必須控制Fe含量,以減小其對(duì)過共晶鋁硅合金鑄造性能的損害。本文制備的新型過共晶鋁硅合金中的Fe含量為2 wt.%。(2)Fe加入過共晶鋁硅合金后會(huì)形成針狀的富鐵相,而且隨著Fe含量的升高合金中的粗大組織越來越多。XRD和EDS表明,合金中的富鐵相主要是β-Al5FeSi相。長(zhǎng)針狀的富鐵相對(duì)合金力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生不利的影響,因此需要細(xì)化富鐵相。(3)富鐵相具有高溫穩(wěn)定性,因此采用熱處理并不能將其細(xì)化。當(dāng)合金中加入適量的變質(zhì)元素Mn后,粗大的富鐵相形貌得到了很大的改善,一定程度上改善了長(zhǎng)針狀富鐵相對(duì)基體組織的割裂。實(shí)驗(yàn)表明,最佳的Mn/Fe質(zhì)量比在1:1左右。(4)干摩擦磨損實(shí)驗(yàn)表明,新型過共晶鋁硅合金在高溫下具有更加優(yōu)異的抗粘著磨損性能。在臨界溫度以下,合金的磨損量很小。一旦超過臨界溫度點(diǎn),合金的磨損量將會(huì)急劇升高。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在相同的載荷、滑動(dòng)速度及滑動(dòng)時(shí)間下,新型過共晶鋁硅合金比基體合金有著更高的臨界轉(zhuǎn)變溫度;在相同的載荷、滑動(dòng)速度及溫度下,新型過共晶鋁硅合金的抗磨損能力更高。(5)合金的摩擦磨損機(jī)理主要有磨粒磨損、粘著磨損、氧化磨損、剝層磨損、熱軟化磨損和疲勞磨損。在低溫和低載下,以磨粒磨損和輕微粘著磨損為主;在高溫和高載下,剝層磨損、熱軟化磨損和疲勞磨損成為主要的磨損機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：過共晶鋁硅合金 流動(dòng)性 富鐵相 Mn變質(zhì) 干摩擦
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG292
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-32
• 1.1 選題意義12-14
• 1.2 鋁硅合金的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用14-19
• 1.2.1 鋁硅合金的研究現(xiàn)狀14
• 1.2.2 鋁硅合金的應(yīng)用14-18
• 1.2.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套材料存在的問題18-19
• 1.3 過共晶鋁硅合金組織的細(xì)化19-24
• 1.3.1 過共晶鋁硅合金初生硅的細(xì)化19-21
• 1.3.2 過共晶鋁硅合金共晶硅的細(xì)化21-22
• 1.3.3 鋁硅合金中富鐵相的細(xì)化處理22-24
• 1.4 鋁硅合金的磨損性能24-30
• 1.4.1 材料的磨損機(jī)理25-28
• 1.4.2 鋁硅合金磨損性能的研究進(jìn)展28-30
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容30-32
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法32-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料32-33
• 2.2 合金的熔煉與制備33
• 2.3 流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)33-34
• 2.4 熱處理試驗(yàn)34-35
• 2.5 干摩擦磨損試驗(yàn)35-36
• 2.6 試樣制備36
• 2.6.1 金相試樣制備36
• 2.6.2 磨損試樣制備36
• 2.7 檢測(cè)方法36-37
• 2.7.1 顯微組織和磨損試樣觀察36
• 2.7.2 X射線衍射分析36-37
• 2.7.3 布氏硬度測(cè)試37
• 2.8 試驗(yàn)流程圖37-38
• 第3章 Fe對(duì)過共晶鋁硅合金組織與流動(dòng)性的影響38-48
• 3.1 引言38
• 3.2 Fe對(duì)過共晶Al-Si合金相組成和鑄態(tài)組織的影響38-42
• 3.2.1 合金的成分、澆注及變質(zhì)處理38-39
• 3.2.2 Al-Si-Fe合金的相組成39-41
• 3.2.3 不同F(xiàn)e含量鋁硅合金的鑄態(tài)組織41-42
• 3.3 Fe對(duì)過共晶Al-Si合金流動(dòng)性能的影響42-46
• 3.3.1 流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果43-44
• 3.3.2 Fe對(duì)Al-Si合金流動(dòng)性能影響原因分析44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 熱處理及變質(zhì)處理對(duì)Al-16Si-2Fe合金組織的影響48-56
• 4.1 T6熱處理對(duì)Al-16Si-2Fe合金顯微組織的影響48
• 4.2 Mn元素對(duì)過共晶鋁硅合金中富鐵相組織的影響48-54
• 4.2.1 Mn對(duì)過共晶Al-Si-Fe合金中富鐵相微觀組織的影響49-50
• 4.2.2 Mn對(duì)過共晶Al-Si-Fe合金中相組成的影響50-52
• 4.2.3 Mn元素細(xì)化過共晶Al-Si-Fe合金中富鐵相的機(jī)理52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第5章 新型過共晶鋁硅合金的高溫干摩擦磨損性能56-74
• 5.1 引言56
• 5.2 基體合金和新型過共晶鋁硅合金的硬度56-57
• 5.3 基體合金和新型過共晶鋁硅合金的高溫干摩擦磨損性能57-60
• 5.3.1 溫度對(duì)A合金和B合金干摩擦磨損性能的影響58-59
• 5.3.2 載荷對(duì)A合金和B合金高溫干摩擦磨損性能的影響59-60
• 5.4 基體合金和新型過共晶鋁硅合金的磨損表面分析60-71
• 5.4.1 溫度對(duì)A合金和B合金磨損表面形貌的影響60-65
• 5.4.2 載荷對(duì)A合金和B合金磨損表面形貌的影響65-67
• 5.4.3 A合金和B合金高溫干摩擦磨損磨屑分析67-70
• 5.4.4 A合金和B合金干摩擦磨損亞表層的分析70-71
• 5.5 基體合金和新型過共晶鋁硅合金干摩擦磨損機(jī)理分析71-72
• 5.6 本章小結(jié)72-74
• 第6章 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 作者簡(jiǎn)介及在攻讀碩士期間所取得的科研成果83-84
• 致謝84

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