汽车发动机ZL109活塞表面激光熔覆及耐蚀性能研究

通过在ZL109活塞表面制备Ni60和Ni60+5%La_2O_3熔覆层,对比分析了活塞基材和熔覆层在1.2 mol/L硫酸溶液、3.5%氯化钠溶液和1.2 mol/L氢氧化钠溶液中的电化学性能,并对熔覆层显微形貌和腐蚀形貌进行了观察。结果表明,在熔覆层中添加5%La_2O_3后,La元素少量固溶于熔覆层基体,而大部分以颗粒状析出相的形式存在熔覆层中,添加5%La_2O_3可以细化枝晶组织和消除显微气孔缺陷;活塞基材、Ni60和Ni60+5%La_2O_3熔覆层在3种不同腐蚀介质中的耐腐蚀性能变化趋势一致,即Ni60+5%La_2O_3熔覆层具有最佳的耐腐蚀性能,其次为Ni60熔覆层,而活塞基材的耐腐蚀性能最差。因此,可以通过表面激光熔覆Ni60+5%La_2O_3提高汽车发动机活塞的耐腐蚀性能。

Al_2O_(3f)+C_f/ZL109复合材料筒形预制件制作

研究用真空负压整形法和挤压法制备ZLl09合金基氧化铝纤维与炭短纤维混杂纤维筒形预制件。试验结果表明,利用挤压铸造工艺,可以制得组织致密、纤维分布均匀的Al2O3f+Cf/ZL109混杂纤维复合材料。复合材料中基体与增强相之间的界面结合良好,没有夹杂物。纤维增强相在基体中分布均匀,主要呈二维分布。

ZL109铝活塞固溶开裂的原因及防止措施

本文分析了ZL109(ZAlSi12Cu1 Mg1Ni1)铝活塞在固溶处理过程中产生裂纹的原因,指出了铝活塞在铸造、热处理过程中的工艺要点,并提出了有效预防开裂的措施。

离心铸造Si_pC颗粒梯度增强ZL109活塞组织与性能研究

利用离心铸造结合搅拌复合法成功制备了SiPC颗粒在活塞裙部梯度增加,头部集中偏聚的颗粒增强ZL109活塞。观察了活塞宏观与微观组织,对活塞进行了固溶和时效热处理并分别测量了铸态、固溶态和时效态的硬度和耐磨性,测量了活塞头部热膨胀系数。结果表明:较大尺寸SiPC颗粒主要偏聚于活塞头部,较小尺寸颗粒位于活塞裙部;热处理提高活塞的硬度和耐磨性;SiPC颗粒的加入降低了活塞的热膨胀系数。

活塞阳极氧化表面气泡形成的机理及影响

对铝合金阳极氧化区气泡形成的机理、影响和防止措施进行了探讨。在氧化表面常产生并聚集大量气泡(气泡主要是阳极热量集中处形成的水蒸气气泡和氧离子形成的氧气气泡),导致电压较快地增大而易出现“打火”现象,严重影响活塞氧化膜的质量和厚度的均匀性。利用自制脉冲恒流电源等装置,对ZL109活塞顶面硬质阳极氧化过程中气泡的形成、生长进行了研究。结果表明,快速排除活塞顶面氧化过程中的气泡,可以有效地防止“打火”现象,提高氧化膜质量。

纤维取向对复合材料摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3f/ZL109短纤维筒形复合材料,在转速675r/min、载荷100N条件下,对复合材料的纤维平行取向和纤维垂直取向磨损表面各进行了4组样品的试验,根据试验结果绘出纤维取向及体积分数对复合材料磨损性能影响的曲线图。结果表明,该复合材料纤维垂直取向比纤维平行取向耐磨,即纤维垂直取向有利于复合材料耐磨性能的提高。

碳纤维在复合材料中的作用

利用挤压铸造法制备Al2O3f+Cf/ZL109短纤维混杂筒形金属基复合材料,探讨Al2O3纤维体积分数为10%时,碳纤维在该混杂复合材料中的作用。

间接挤压铸造活塞模具设计与工艺优化

为了确定ZL109间接挤压铸造活塞的最佳工艺和模具结构,运用ProCAST软件对铸件的挤压铸造方案进行仿真。通过模拟分析了ZL109挤压铸造活塞铸件充型过程、凝固过程以及可能存在的缺陷问题,确定了铸件的工艺方法和优化方案。结果表明,通过工艺参数的优化可以有效改进产品缩孔位置,提高产品合格率。

Al-P中间合金对Al-Si合金的“绿色”变质

用 Al- 3P中间合金对 ZL1 0 9合金进行了变质生产试验 ,研究了其在生产中的工艺参数及加入工艺。对共晶成分的 Al- Si合金 ,其加入量按 W原料 × ( 0 .4%～ 0 .45 % ) + W回炉料 × 0 .1 %=WAl-3 P中间合金 进行计算称量 ,在 760～ 770℃变质即可取得良好的变质效果 ,生产出品质优良的活塞铸件。使用 Al- P中间合金变质剂加入方便 ,无渣无污染 ,可以提高合金的实收率、降低生产综合成本 ,适于工业化生产应用 ,是磷盐变质剂良好的替代品。

ZL109活塞合金的成分优化

研究了合金化元素Cu、Mn和Ni对ZL109活塞合金组织和力学性能的影响。结果表明,Cu的加入促进了条带状Al3CuNi相和骨骼状的Al7Cu4Ni相的析出,合金室温和高温抗拉强度逐步增加;Ni的加入也可促进Al3CuNi相和Al7Cu4Ni相的析出,但合金室温和高温力学性能增幅不大;Mn含量为0.15%时,合金的室温和高温抗拉强度最高,继续提高Mn含量到0.30%时,合金的抗拉强度反而下降,这与含Mn相的形态及其高温稳定性不同有关。综合考虑认为,ZL109活塞合金中Cu含量为1.0%,Ni含量为0.7%,Mn含量为0.15%时,合金综合性能最好。

活塞用Cu和Ni增强型铝合金的组织与性能

本文对比研究了一种新型活塞用B型铝合金与ZL109的组织与力学性能.研究表明,ZL109的组织由Al,Si,Al6Mn和Al5Fe Ni的相组成,B型铝合金由Al,Si,Al6Mn,Al2Cu,Al1.9Cu Mg4.1Si3.3(Q相),Al Ni Cu和更多的Al5Fe Ni组成;源于B型铝合金中的α铁相呈现鱼骨状和块状,减轻了ZL109组织中针片状β铁相对基体的割裂作用,La和Ce元素的Al Ni Cu相高温下可起到阻碍晶界滑动和阻碍基体变形的作用,并且组织中还生成了Al2Cu,Al5Fe Ni和Al1.9Cu Mg4.1Si3.3强化相;因而,B型铝合金的力学性能优于ZL109,且受活塞缸径尺寸规格的影响较小;B型铝合金的断裂类型为准解理断裂,呈现韧窝、舌状花样以及撕裂棱特征.