富Ce稀土对多元Al-Si活塞合金凝固组织的影响

采用DSC以及光学显微镜与扫描电镜研究了富Ce稀土(0.1wt%,0.3wt%,0.5wt%)对多元近共晶Al-11.5Si-4Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe(wt%)活塞合金凝固组织的影响。发现富Ce稀土加入对该合金的共晶硅和多种第二相的凝固温度、形态与体积分数均有明显影响。富Ce稀土的加入,使Al-Si共晶温度降低,T-Al_(9)FeNi相和δ-Al_(3)CuNi相析出温度升高。富Ce稀土加入量0.3wt%时,共晶硅变质效果最佳,T-Al_(9)FeNi相由初始的板条状转变为小块状,体积分数减小到3.22vol%,δ-Al_(3)CuNi相由初始的片状转化为鱼骨状,体积分数增加到6.47vol%。富Ce稀土中La、Ce原子在凝固过程中富集在固液界面前沿,增大了成分过冷,细化共晶组织。当富Ce稀土含量为0.5wt%时,合金中出现长针状富稀土相。

Sc添加量对Al-Si系活塞合金组织及蠕变性能的影响

对复杂Al-Si系活塞铝合金中添加不同含量的Sc(0wt%、0.2wt%、0.4wt%和0.6wt%)所引起的合金组织及蠕变性能的影响进行了研究。结果表明:当基体合金中加入Sc元素时,有一种块状的ScSiNi相形成,它以两种形式存在,一种与初生Si紧密结合存在于初生Si周围,而另一种在基体中单独析出。添加Sc元素后,活塞合金中α-Al相及初生Si相的尺寸明显细化,δ-Al3CuNi相发生团簇鱼骨状→杆棒状→团簇鱼骨状的转变。当Sc元素添加量为0.2wt%时,该合金在350℃高温、25 MPa应力下的稳态蠕变速率明显下降,此时位错运动占主导因素;加入0.6wt%Sc元素,晶界滑动占据了主要原因,该合金的抗稳定蠕变性能下降。

国内外铝硅活塞合金的研究及应用述评

综述了铝硅活塞合金的发展及研究现状。评述了铝硅活塞合金的种类,化学成分,晶粒细化,变质处理,合金化和热处理工艺等优化手段。指出了存在的问题及发展趋势。

微量混合RE对Al-Si多元活塞合金的高温强化及组织分析

作为以低成本提高现役活塞合金高温性能的初步探索,利用材料高温试验机、扫描电镜、电子探针等手段研究了加入微量混合RE对ZL109活塞合金高温强度和显微组织的影响。试验结果表明,微量混合RE对ZL109合金可起到微合金化作用,提高其高温强度。加入微量富铈混合RE,合金中AlNiCu耐热相数目增多,使合金耐热性提高。此外,微量富铈混合RE可在ZL109合金中形成一种呈颗粒状的Al-Ce-La-Ni-Cu-Si稀土化合物,为合金进一步强化开辟了新思路。

混合稀土、磷、锶对Al-24%Si活塞合金的变质处理

采用混合稀土(RE)、磷、锶对过共晶Al-24%Si活塞合金进行单一、二元、三元变质处理,得到了变质效果优良的P+RE+Sr三元复合变质剂。结果表明,在P+RE+Sr三元复合变质的条件下,合金中初晶硅的尺寸仅10～15μm,呈团球化均匀分布;共晶硅尺寸细小,呈蠕球杆状均匀弥散分布;Al-24%Si活塞合金的强度、硬度、耐磨性和热膨胀系数等力学、物理性能均能够满足活塞在高温、高压、高速工况下对合金使用性能的要求。

Al-5%Ti-0.07%B对Al-Si活塞合金组织和性能的影响

研究了Al 5%Ti 0 07%B中间合金对共晶Al Si活塞合金组织和力学性能的影响。结果表明,加入Al 5%Ti 0 07%B中间合金能细化共晶团。当加入时间不超过10min时,合金的初晶Si得到细化,硬度和抗拉强度都有所提高,当加入时间超过30min,合金的初晶Si和共晶Si都明显粗化,室温抗拉强度略有降低,硬度和高温抗拉强度略有提高。

基于正交回归的高硅活塞合金高温性能研究

运用正交回归法设计了Cu、Mg、Mn元素影响Al-24Si活塞合金高温抗拉强度的试验方案。建立了3元素与合金在300℃抗拉强度(σb,300℃)之间的二次拟合方程。结果表明,在P、混合RE、Sr复合变质的基础上,Cu、Mg元素在已定取值范围内变化时,σb,300℃的变化均十分缓慢,可以忽略,因此试验重点确定Mn元素范围(0.2%～0.31%或0.51%～0.6%),以此来保证所得σb,300℃完全满足活塞合金在使用性能上对高温强度的要求,且经计算拟合方程得出最低σb,300℃值约为127.39MPa。

Bi对Al-Si活塞合金性能和组织的影响

在Al-Si活塞合金中加入Bi元素,通过分析检测发现,Bi与Al形成偏晶转变,其在组织中以弥散的纯Bi独立相存在。由于Bi的特殊物理性能以及自润滑性,使Al-Si合金的尺寸稳定性和耐磨性得到提高,在共晶Al-Si合金中试样尺寸变化率降低了26.3,在过共晶Al-Si活塞合金中尺寸变化率降低了7.7～9.0,加Bi的过共晶Al-Si活塞合金的磨损量减少50左右。

Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形行为研究

针对高功率柴油发动机活塞在高温下变形和烧蚀严重,导致活塞早期失效,使用寿命不能满足设计要求的问题,文中采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和热模拟实验机等实验仪器,研究了在不同热压缩变形参数下,AlSiCuMgNi活塞合金显微组织以及流变应力的变化规律,利用ZenerHollomon参数的双曲正弦函数来描述AlSiCuMgNi活塞合金热压缩变形流变应力行为。研究结果表明:该合金在高温压缩变形过程中存在动态回复和动态再结晶现象,流变应力值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而减少;在高温低应变速率下,组织形貌由于动态再结晶而形成完整的亚晶结构;该合金的热变形激活能Q=294.08kJ·mol^-1,建立了AlSiCuMgNi活塞合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。

Al-5%Ti-0.25%C对Al-Si活塞合金组织和性能的影响

探讨了Al 5%Ti 0 25%C中间合金对共晶Al Si活塞合金组织和力学性能的影响。结果表明,加入0 5%的Al 5%Ti 0 25%C中间合金后,初晶Si的平均尺寸由原来的45μm降为40μm,共晶Si变短,而且能细化共晶团,提高常温抗拉强度。Al 5%Ti 0 25%C中间合金的加入量达到1%时,常温抗拉强度不再继续提高。加入Al Ti C中间合金后随着静置时间的延长,常温抗拉强度变化并不明显。

AlSi12Cu3Ni2Mg1活塞合金挤压铸造性能研究

研究了挤压铸造工艺条件下,挤压铸造工艺参数对AlSi12Cu3Ni2Mg1活塞合金性能的影响。

高硅活塞合金热膨胀性能与化学成分的关系

运用正交试验设计探讨了Al-24%Si活塞合金热膨胀性能与其主要添加元素Cu、Mg、Mn之间的关系,并通过建立拟合曲线和二次拟合方程确定了最佳的Cu、Mg、Mn含量的取值范围。结果表明:Mg和Mn对合金热膨胀性能影响显著,而Cu的影响较弱,可以忽略不计,且当Mg、Mn两种元素在给定的取值范围内进行取值时,能够获得25～300℃温度范围内热膨胀系数为18.717×10-6℃-1的合金。

镧铈混合稀土变质Al-28%Si活塞合金

采用镧铈型混合稀土对过共晶Al-28%Si活塞合金进行了变质处理,对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:与单一稀土铈变质相比较,镧铈型混合稀土对该合金具有较好的变质效果,初晶硅的尺寸基本保持在20μm左右,且尖角大多钝化呈团球化状,共晶硅呈短杆状均匀分布;合金经过混合稀土变质后,晶界处产生复杂化合物组织起到了弥散强化作用,使其综合力学性能明显提高,尤其是高温强度的显著提高,已完全满足活塞合金在使用性能上对高温强度的要求。

混合稀土变质高硅铝活塞合金

采用镧铈钇型混合稀土对过共晶Al-24%Si活塞合金进行了变质处理,对其金相组织和力学性能进行了研究。结果表明:与单一稀土铈变质相比较,镧铈钇型混合稀土对该合金具有较好的变质效果,初晶硅的尺寸基本保持在20μm左右,且尖角大多钝化呈团球化状,共晶硅呈短杆状均匀分布;合金经过混合稀土变质后,晶界处产生复杂化合物组织起到了弥散强化作用,使其综合力学性能明显提高,尤其是高温强度的显著提高,已完全满足活塞合金在使用性能上对高温强度的要求。

球硅Al-22Si活塞合金金相组织及使用性能的研究

过共晶Al 225合金经特殊变质处理后,初生硅及共晶硅皆细化,再经过l处理,硅相将发生片(块)向球化转变过程,从而获得球硅A122Si合金。图象分析表明,硅相平均长宽比为二.6,99％的硅相直径在30W以下,只有1％以下的球硅直径在30～40W。球硅A122Si合金具有较好的塑性,室温抗拉强度达到300MP,573K抗拉强度达到100MP,远高于常见AI-22St活塞合金性能。比之常见过共晶A122Si合金,球硅A122Si合金切削性能得到明显改善。

Al-Si-Cu-Ni-Mg活塞合金中富镍相的演变

利用XRD和热场发射(FESEM)等分析了不同含铜量Al-Si-Cu-Ni-Mg活塞合金富镍相的演变。研究结果表明:随着Cu含量的增加,镍相由Al3Ni(ε相)或Al3Cu Ni(δ相)转变为Al7Cu4Ni(γ相)其形态从短条状变为网状进而变为环形或半环形形状。此外,采用Thermo-Calc软件定量计算结果与实验结果一致。富镍相的转变对力学性能也有很大影响,在室温条件下拉伸强度由263.8 MPa降低至229.6 MPa,然后增加到278.9 MPa。然而,高温条件下抗拉强度增加了19.7%,但是合金的线性膨胀系数却持续减小。

基于正交回归的高硅活塞合金高温性能研究

运用正交回归法设计了Cu、Mg、Mn元素影响Al-24％Si活塞合金高温抗拉强度的试验方案。建立了3元素与合金300℃抗拉强度（σb.300℃）之间的二次拟合方程。结果表明、在磷、混合稀土、锶复合变质的基础上，Cu、Mg元素在已定取值范围内变化时，σb.300℃的变化均十分缓慢，试验重点确定Mn元素范围（0．2％～0．31％或0．51％～0．60％），以此来保证所得σb.300℃完全满足活塞合金在使用性能上对高温强度的要求，且经拟合方程计算得出最低σb.300℃值约为127．39MPa。

镁、铜、镍在活塞合金中的强化作用

本文简要介绍了铝活塞的基本要求,重点论述了镁、铜、镍三元素在A1—Si活塞合金中的作用及它们对活塞性能的影响;为活塞生产厂家对提高铝活塞产品质量,充分发挥镁、铜、镍在合金中的强化作用提供了一些宝贵的经验和处理生产过程中相关问题的方法。

一种从Al-Si活塞合金中除Ca的新方法

研究了一种从Al-Si活塞合金中除Ca的新方法。结果表明:向经P变质处理的合金熔体中加入Al-C中间合金能使Ca含量显著降低,并使P的变质效果得到恢复。

NHS活塞合金的研制

本文详细地讨论了高硅铝合金中各合金元素的作用,研究了合金元素含量变化对组织和性能的影响。提出了合金的最佳成份选择范围,最后通过对该合金进行组织细化处理,获得了一种高性能的优质新型铝合金—NHS活塞合金。