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。

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。

Ti合金对活塞铝合金微观组织及力学性能的影响

本研究以Al-Si-Mg-Cu-Ni系活塞铝合金为研究对象,通过不同含量的Ti元素的添加,制备了不同成分的试验合金。采用SEM和EDX等方法研究了不同Ti含量的添加对合金的组织的影响,采用常温和高温拉伸试验机研究了不同Ti含量的添加对合金的力学性能的影响,研究表明:Ti元素的存在可以使合金的晶粒得到细化,合金的二次枝晶间距及初生Si的尺寸均随着Ti元素含量的增加而减小,且由于Ti元素所形成的沉淀相增加了活塞铝合金的强化相的联结性,从而增强了合金的力学性能;0.1%是最优化的Ti合金添加量。

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。

柴油机钛合金活塞裙部失效分析研究

针对某适度隔热柴油机在标定工况下,TC4钛合金活塞裙部两侧发生磨损失效的问题,采用金相组织分析、电镜扫描等方法对活塞裙部磨损区域进行微观分析,再结合有限元分析软件ABAQUS对活塞裙部进行变形量的宏观分析,共同探究柴油机活塞裙部的磨损失效机理.分析结果表明,活塞裙部变形量最大区域与磨损区域相吻合,失效的主要原因是活塞裙部刚度不足,在高温高压作用下产生变形与缸套发生黏着磨损.通过改进活塞主要结构参数,使得裙部变形小于二次修正值,从而避免活塞裙部四点磨损失效问题.

Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞铝合金摩擦焊接头性能分析

高性能Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞铝合金在活塞材料中占据重要地位。采用摩擦焊接技术制造此类材料的复合型活塞,具有不可忽视的技术优势。针对Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞铝合金,进行了一系列的惯性摩擦焊接研究,并采用二次电子扫描、能谱分析、抗拉强度测试等方法对焊接接头进行了表征。研究结果表明:较低摩擦转速下接头存在明显缺口,随着摩擦转速的增加,接头外观形貌逐渐改善,当转速升高到1500 r/min时,仅存在很小的孔状缺陷;摩擦焊接转速1200 r/min时,接头的抗拉强度为105.4 MPa,断裂发生在焊缝处;转速增大到1300 r/min时,接头强度为146.3 MPa,断裂发生在热机影响区;转速达到1500 r/min时,接头强度升高到177.9 MPa,断裂同样发生在热机影响区。

合金灰口铸铁气缸套组织形貌与耐磨性研究

针对5种成分和组织的灰口铸铁气缸套,包括2种贝氏体铸铁气缸套和3种珠光体铸铁气缸套,全面分析了其成分、相组成及硬度等材料特性,将喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套对磨,通过比较各配对副的摩擦磨损性能,获得了喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套的匹配规律。研究结果表明:5种气缸套材料均为由硬质相、基体和石墨构成的复合耐磨结构,各组分的性能、分布及其配比,是决定耐磨性的关键因素。珠光体基体气缸套的磨损量相对稳定,气缸套与活塞环的相对磨损量正常;铸态贝氏体气缸套磨损较轻,配对活塞环的磨损量比珠光体气缸套大;贝氏体气缸套和活塞环的磨损均量很小。

Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织调控及对高温拉伸性能的影响

应用JMatPro软件、金相显微镜、高温拉伸试验机和扫描电镜研究了浇注温度和模具温度对Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织及高温拉伸性能的影响。结果表明:Al-Si-Cu-Ni-Mg合金的凝固组织主要为α-Al和共晶硅,合金中的强化析出相主要为δ-Al_(3)CuNi、Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)、γ-Al_(7)Cu_(4)Ni、ε-Al_(3)Ni和Mg_(2)Si相;当控制浇注温度710℃,模具温度150℃时,Al-Si-Cu-Ni-Mg合金中α-Al晶粒、共晶硅、富Ni相、Q相、Mg_(2)Si相尺寸最小,组织均匀程度和高温拉伸性能达到最佳。

高硅Al-Si合金活塞材料的研究进展

活塞的生产加工过程中,在材料选择方面,对铝合金材料的应用较多。文章对合金活塞材料的特点进行介绍,回顾铝合金活塞材料发展历史,分析共晶、过共晶A1-Si合金处理工艺,进而从热挤压工艺和粉末锻造工艺、喷雾沉积与致密化工艺对高硅Al-Si合金活塞材料的快速凝固技术及后期成型工艺发展情况进行研究。

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。

氧化铝短纤维增强铝合金活塞性能的研究

对用挤压铸造法制造的氧化铝短纤维增强铝合金活塞性能进行了研究.结果表明,这种活塞具有高的高温强度,优异的耐磨性和低的线膨胀系数等性能.

Al-P中间合金在Al-Si活塞合金中的应用

在实验室和生产条件下研究了Al P中间合金对共晶和过共晶Al Si活塞合金的变质工艺特点、变质效果和力学性能等的影响。结果表明 :使用Al P中间合金操作简单 ,变质效果好且稳定 ,力学性能也比其他变质剂有不同程度的提高 ;使用该中间合金无渣、无污染 ;从时间上看可以完全省去变质处理过程 ,节约能源 ,提高合金的实收率 ,降低铝耗 。

合金铸铁缸套与PVD(CrN)活塞环配对时缸套磨损机理

针对合金铸铁缸套与物理气相沉积(PVD)(CrN)活塞环配对副开展摩擦磨损试验,通过观察缸套试样在不同负荷、不同磨损时间下的表面形貌及成分,研究合金铸铁缸套与PVD(CrN)环配对时,缸套的磨损机理.研究表明:采用PVD(CrN)环与合金铸铁缸套配对,可在保证缸套磨损量略微降低的前提下,使活塞环的磨损量大幅度降低;缸套磨损表面呈现连续片状的平台形貌,无明显黏着磨损痕迹.其磨损发生的机理:缸套基体在法向负荷的作用下,发生塑性变形,在摩擦力的反复作用下,塑性流动层被挤压出接触平台表面,流动薄层在缺陷处或应力集中处发生开裂、脱落,形成磨屑.

铝合金活塞铸件的温度场数值模拟研究

开发了三维温度场计算程序 ,模拟了活塞铸件在不同界面换热系数下的金属型凝固进程 ,说明界面换热系数对金属型凝固速度影响很大 ,可作为调节金属型凝固的控制因素。

球墨铸铁活塞环激光合金化及其摩擦磨损特性的研究

本文是研制新型激光陶瓷合金化活塞环的阶段研究报告。采用CO2 激光器对球墨铸铁表面的C Si B RE +WC涂层进行了激光合金化处理。研究了强化层的显微组织和性能 ,并对激光处理的试样进行了耐磨性试验。结果表明 ,对球墨铸铁表面的C Si B RE +WC涂层进行激光处理可获得硬度高、耐磨性好、没有裂纹的强化层。在环块式磨损试验机上用不同合金化涂料的试块对GCr1 5钢试环进行了摩擦学试验。结果表明当WC完全溶解时 ,涂料中加入 1 5%WC的激光合金化层具有最佳耐磨性能。

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。

铝活塞的激光表面合金化

研究了铝硅合金激光表面合金化的基础工艺和活塞处理的工艺及装备。采用Ni、Cr元素进行铝合金的激光表面合金化,可获得深3.5～4mm,宽7～9mm的合金层。在添加剂的作用下,能得到致密、平整的表面。合金化层中包含有Al_3Ni、AlNi_3、Al_8Cr_5。等金属间化合物的强化相,合金层的硬度为140～190HV。其耐磨性比原材料提高2.48～3.71倍。以该工艺生产的活塞的行车试验表明,与原工艺相比,使用寿命提高2倍以上。

Fe对Al-Si活塞合金强度的影响

为改善Al-Si活塞合金的高温热强性能、延长活塞使用寿命,本文以实验数据揭示了以往被认为是有害杂质元素的Fe对合金室、高温强度的不同影响,理论分析了这些不同影响的原因,指出了提高合金性能的途径。

新型高钛活塞铝合金的研究

研究了用我国特有Ａｌ－Ｓｉ－Ｔｉ材料生产新型高性能活塞铝合金的可能性。在ＺＬ１０８合金中添加０．３％～０．６％Ｔｉ，同时加入适量变质剂Ａ和Ｍ，可以使该合金的力学性能超过ＺＬ１０９的水平。

热障涂层钢活塞和硅铝合金活塞的热分析

为降低活塞基体温度,提高柴油机性能,分别在硅铝合金活塞和钢活塞上喷涂稳定的氧化镁-氧化锆等离子体。讨论了热障涂层对两种材料活塞的温度场和热应力的影响。分析了有无陶瓷涂层活塞温度场和应力场的变化。结果表明,和无涂层活塞相比,热障涂层活塞表面的最高温度明显升高,钢活塞和硅铝合金活塞表面的最高温度分别增加了31%和54%,但是对应的基体最高温度分别下降了27.55%和26.91%。