由于鑄造Al-Si合金具有比強度高、密度小、熱膨脹系數低、成型流動性好等優(yōu)點,過去幾十年在發(fā)動機活塞領域得到了廣泛應用�；钊诓煌ぷ麟A段會面臨不同的機械載荷和熱載荷,包括高頻低應力載荷,低頻高應力載荷以及熱機械載荷。在發(fā)動機啟動-停機階段,活塞頂部所面臨的最高溫度和應力可超過400℃和20 MPa,在活塞頂和群部之間就會產生很大的溫度梯度。本文以活塞服役環(huán)境和共晶Al-Si活塞合金為切入點,分析了該合金在不同載荷形式下（高溫拉伸、等溫疲勞和熱機械疲勞）裂紋萌生與擴展行為,以及微觀組織對力學性能的影響。1)拉伸損傷和抗拉強度隨溫度的轉變機制。合金中的初生相和納米沉淀相對Al-Si合金強度變化具有重要影響�；诓煌瑴囟认吕煨阅芎驮焕鞊p傷觀察,當溫度為25℃-280℃階段,此時合金強度主要受脆性初生Si相影響;根據原位實驗結果和彈性場模型,當合金中局部應力達到約430MPa時,就會引起該內部初生Si相開裂并導快速脆性斷裂。在該溫度范圍內未滿足Considere準則h=K也表明局部強度不足（如初生Si）。當溫度為280℃-425℃階段時,基體強度不足成為該合金強度變化的主要因素。由于高... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：169 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）封閉循環(huán)系統中內燃機循環(huán)效率隨壓力峰值的變化丨９］；?（ｂ）?２０００年至??２０４０年不同類型機械每天的能源消耗丨??

?第１章緒論???勞損傷而失效［１４，１５］。??圖１．２內燃機活塞。圖片來自于丨１０丨。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｄｉｅｓｅｌ?ｅｎｇｉｎｅ?ｐｉｓｔｏｎ．?Ｔｈｉｓ?ｆｉｇｕｒｅ?ｉｓ?ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ?ｆｒｏｍ，１〇ｉ．??＾ｉｒｌ??圖１．３活塞和Ｍ局部有效塑性應變分布。??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｌａｓｔｉｃ?ｓｔｒａｉｎ?ｉｎ?ｐｉｓｔｏｎ?ａｎｄ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ?ｈｅａｄ．??總而言之，隨著柴油機功率密度的提高，活塞的服役工況溫度將會有所增加，??傳統活塞鋁合金材料的高溫力學性能，尤其是高溫疲勞壽命將成為柴油機功率密??度進一步提升的瓶頸，低周疲勞在活塞失效中也占據著重要地位。目前對該合合??金疲勞研宄的內容主要包含三類：一是對疲勞機理的研宄，以期在疲勞學科上有??所突破；二是對新材料抗疲勞性能的研宄，目的是縮短新材料研發(fā)周期；三是安??全性評價和壽命預測等，其出發(fā)點在于解決實際工程問題。??３??

?第１章緒論???勞損傷而失效［１４，１５］。??圖１．２內燃機活塞。圖片來自于丨１０丨。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｄｉｅｓｅｌ?ｅｎｇｉｎｅ?ｐｉｓｔｏｎ．?Ｔｈｉｓ?ｆｉｇｕｒｅ?ｉｓ?ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ?ｆｒｏｍ，１〇ｉ．??＾ｉｒｌ??圖１．３活塞和Ｍ局部有效塑性應變分布。??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｌａｓｔｉｃ?ｓｔｒａｉｎ?ｉｎ?ｐｉｓｔｏｎ?ａｎｄ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ?ｈｅａｄ．??總而言之，隨著柴油機功率密度的提高，活塞的服役工況溫度將會有所增加，??傳統活塞鋁合金材料的高溫力學性能，尤其是高溫疲勞壽命將成為柴油機功率密??度進一步提升的瓶頸，低周疲勞在活塞失效中也占據著重要地位。目前對該合合??金疲勞研宄的內容主要包含三類：一是對疲勞機理的研宄，以期在疲勞學科上有??所突破；二是對新材料抗疲勞性能的研宄，目的是縮短新材料研發(fā)周期；三是安??全性評價和壽命預測等，其出發(fā)點在于解決實際工程問題。??３??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國船用柴油機發(fā)展趨勢探析[J]. 田海濤.  柴油機設計與制造. 2019(01)
[2]金屬材料疲勞性能預測統一模型探索[J]. 張哲峰,劉睿,張振軍,田艷中,張鵬.  金屬學報. 2018(11)
[3]Structural evolution of Al–8%Si hypoeutectic alloy by ultrasonic processing[J]. J.Y.Wang,B.J.Wang,L.F.Huang.  Journal of Materials Science & Technology. 2017(11)
[4]Interfacial Structure and Formation Mechanism of Ultrasonic-assisted Brazed Joint of SiC Ceramics with Al—12Si Filler Metals in Air[J]. Xiaoguang Chen,Ruishan Xie,Zhiwei Lai,Lei Liu,Jiuchun Yan,Guisheng Zou.  Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[5]Molecular Dynamics Simulation of Tensile Deformation and Fracture of γ-TiAl with and without Surface Defects[J]. H.N.Wu,D.S.Xu,H.Wang,R.Yang.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(10)
[6]鋁合金活塞材料的研發(fā)與應用進展[J]. 陳琪云.  合肥學院學報(自然科學版). 2012(03)
[7]內燃機發(fā)展史及未來趨勢[J]. 趙靜.  中國高新技術企業(yè). 2012(17)
[8]新型柴油發(fā)動機特性探析[J]. 吳廣艷,韓鵬.  機電信息. 2011(21)
[9]Al-Si-Cu-Mg（-Er）鑄造鋁合金的低周疲勞行為[J]. 車欣,徐志軍,陳立佳,徐海健,李鋒.  鑄造. 2011(01)
[10]船用大功率柴油機產業(yè)發(fā)展初步分析[J]. 侯勤春.  船舶工程. 2008(03)



本文編號：3605854