高强耐热alsi活塞合金的研究

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1、山东大学硕士学位论文高强耐热Al-Si活塞合金的研究摘要为提高A1．Si多元活塞合金的高温强度，本文采用铸造合金化的方法在工业试验条件下研究了Mn、RE、Ni、Fe等几种微合金化、合金化元素对A1．Si多元活塞合金的高温强化效果，并探索了挤压铸造对活塞合金力学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(X】m)、差式扫描量热仪(DSC)等手段，分析了所制备各合金的微观组织、相组成与种类及一些合金的凝固过程，并对各活塞合金的高温强化机理进行了探讨。分别研究

2、了微量Mn元素和微量混合RE对ZLl0'9活塞合金的高温强化效果。发现随着合金中Mn含量的增加，ZLl09合金中会出现含Mn化合相的演变。其中，加入的微量Mn元素当大多数存在于树枝状的A19FeNi耐热相中时其具有最佳的高温强化效果，再进一步增加Mn含量会导致形态很差的一种板片状含Mn相生成，使高温强化效果变差。研究发现微量混合RE也可对A1．Si多元活塞合金起到微合金化作用，明显提高合金的高温抗拉强度。微量富铈混合RE的加入可使得合金中AINiCu耐热相的数量增多，体积分数增大，从而起到热强化效用。

3、此外，混合RE的加入还可在合金中形成一种新的颗粒状富RE化合相。探索了挤压铸造方法对A1一Si多元活塞合金力学性能与显微组织的影响。试验发现挤压铸造可明显提高活塞合金的室温力学性能，但对高温抗拉强度的提高作用不大，与重力铸造相比甚至降低合金的高温抗拉强度。挤压铸造可使合金中的共晶Si呈粗棒或块状分布，而不再呈重力铸造合金中典型的针片状，从而降低了其割裂a．A1基体的不利影响。此外还发现，挤压铸造易促使活塞合金中的A19FeNi化合相呈粗大状析出，对合金的高温强度造成不利影响。在A牌号高性能活塞合金的基

4、础上进行了Ni元素的进一步强化探索。试验发现，随着合金中Ni含量的增加，合金组织中的主要耐热相发生演变：从网状的A13CuNi演变为环絮状且呈封闭或半封闭态分布在a．AI枝晶晶界上的A19FeNi，最后演变为呈粗骨状的A19FeNi。其中，当A19FeNi呈环絮状封闭或半封闭分布在a．A1枝晶晶界上时，合金的高温强度有最显著的提高，且室温、高温综合强度最好。V山东大学硕士学位论文为尽量节省昂贵元素尤其是Ni在高性能活塞合金中的使用，制备了Fe、Cu、Ni综合强化的高强耐热活塞合金。试验发现Fe的适量加

5、入可在活塞合金中形成形态较好的块状A19FeNi耐热相，对提高合金的高温强度尤其是350℃以上的高温抗拉强度有利；但添加过多的Fe则会导致合金中生成形态很差的粗大A1。FeNi相。此外，在利用Fe、Cu、Ni综合强化时辅助加入Cr元素可进一步强化活塞合金。Cr的加入可使合金中生成热稳定性非常高的AIl5(Fe，Cr,Mn)3Si2耐热相，它与其它热强相如A19FeNi、A13CuNi、A17Cu4Ni等一起可起到高温下共同强化a．Al基体的作用，从而使合金的高温强度大幅度提高，其中350℃时的抗拉强度

6、可高达99．77MPa。关键词：A1．Si活塞合金，高温强度，合金化，挤压铸造，耐热相，FeVl’山东大学硕士学位论文STUDYoNHIGHSTRENGTHHEAT-RESISTANTA1．SiPISTONALLOYSABSTRACTTheelevatedtemperaturestrengtheningeffectsofseveraltrace·alloyingandalloyingelementssuchasMn，RE，Ni，FeonA1一Sipistonalloysandtheinfluenceo

7、fsqueezecastingonthemechanicalpropertiesofpistonalloyshavebeeninvestigatedforthepurposeofincreasingtheelevatedtemperaturestrengthsofindustrialaluminium-siliconpistonalloys．BymeansofSEM，OM，EPMA，XRDandDSC，themicrostructures，phasecompositionsandphasetypeso

8、fthepreparedalloysandthesolidificationofsomepistonalloysareanalyzedinthisthesis，whichhelpstodiscussthestrengtheningmechanismofpistonalloysatelevatedtemperatures．ThehightemperaturestrengtheningeffectsoftraceMnandREhavebeenstudiedr