高硅鋁硅合金的變質(zhì)及性能研究.pdf

1、過共晶鋁硅合金具有很高的耐磨耐蝕性、優(yōu)異的低膨脹性能和良好的導(dǎo)熱性，是一種理想的活塞用合金材料。但隨著Si含量的增加，合金組織中出現(xiàn)尺寸粗大形狀不規(guī)則的初晶硅和板片狀的共晶硅，嚴(yán)重?fù)p害合金性能，限制了過共晶鋁硅合金在更廣范圍內(nèi)的應(yīng)用。為了挖掘該類材料的性能潛力，推廣其應(yīng)用范圍，本文針對(duì)高硅含量的過共晶Al-28％Si合金進(jìn)行了相關(guān)基礎(chǔ)性的研究。
　　以Al-28%Si合金為研究對(duì)象，采用P、RE、Sr單一變質(zhì)和兩兩之間復(fù)合的雙重變

2、質(zhì)，運(yùn)用多種檢測(cè)分析方法，對(duì)不同變質(zhì)情況下合金中初晶硅和共晶硅形貌進(jìn)行了簡(jiǎn)要地分析，并探討了其變質(zhì)機(jī)理。與未變質(zhì)Al-28%Si合金中初晶硅和共晶硅形貌進(jìn)行了對(duì)比，總結(jié)了各變質(zhì)情況下對(duì)合金中初晶硅和共晶硅的形貌、尺寸和分布的影響規(guī)律。
　　采用正交試驗(yàn)法，對(duì)Al-28%Si合金進(jìn)行P+RE+Sr三元復(fù)合變質(zhì)，揭示了復(fù)合變質(zhì)劑加入量不同對(duì)合金初晶硅形貌的影響。運(yùn)用極差分析，探討了變質(zhì)劑元素加入量對(duì)合金300℃高溫拉伸強(qiáng)度和熱膨脹系數(shù)

3、的影響，得到了最佳復(fù)合變質(zhì)劑的優(yōu)化配比：0.3%P、1.0%RE、0.06%Sr，驗(yàn)證試驗(yàn)表明該復(fù)合變質(zhì)劑能夠很好的細(xì)化初晶硅和共晶硅。
　　在優(yōu)化復(fù)合變質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)Al-28%Si合金進(jìn)行合金化處理。通過正交試驗(yàn)法，采用極差分析和建立擬合方程，討論了Cu、Mg、Mn三種元素加入量對(duì)合金的高溫拉伸強(qiáng)度、磨損率以及熱膨脹性能的影響規(guī)律。分析得到Al-28%Si合金的合理成分范圍：0.84%~2.5%Cu、0.58%~1.2%Mg、

4、0.27%~0.31%Mn，以及Al-28%Si合金的性能指標(biāo)：高溫拉伸強(qiáng)度σb,300℃≥123.4MPa、熱膨脹系數(shù)α≤18.3971×10-6/℃、磨損率u≤1.1836×10-14m3·N-1·m-1。
　　對(duì)以上優(yōu)化設(shè)計(jì)后的Al-28%Si合金進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，探討了變質(zhì)前后Al-28%Si合金的高溫拉伸斷口形貌和磨損表面形貌，并對(duì)拉伸斷裂機(jī)制和磨損機(jī)制作了簡(jiǎn)要分析；通過對(duì)比驗(yàn)證合金試樣與Alcan公司活塞用鋁合金AlSi2