離心鑄造SiC顆粒局部增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞的組織性能研究.pdf

1、本論文研究了機(jī)械攪拌法制備SiC顆粒增強(qiáng)ZL104/ZL109與自行配制的共晶鋁硅合金復(fù)合材料漿料的工藝,研究了重量各3.6kg的基體合金分別為ZL104、ZL109與自行配制的共晶鋁硅合金添加SiC增強(qiáng)顆粒的復(fù)合材料制備技術(shù)。添加SiC增強(qiáng)顆?？傮w質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為20％,體積分?jǐn)?shù)為17.2％。其中,(1)ZL104基體合金的添加增強(qiáng)顆粒15μm,30μ m和50μm質(zhì)量各占三分之一(各粒徑體積分?jǐn)?shù)均為5.733％)(工藝一)；(2)ZL1

2、09基體合金的添加增強(qiáng)顆粒15μm,30μm和50μm所占體積分?jǐn)?shù)分別為4.3％,7.224％,5.676％(工藝二)；(3)共晶鋁硅合金添加SiC增強(qiáng)顆粒15μm,30μm重量各占10％。制備出了流動(dòng)性良好的顆粒增強(qiáng)鋁基合金復(fù)合材料漿料,研究了四種離心鑄造工藝條件下(工藝A、B、C、D)復(fù)合材料活塞成形情況。得到了ZL104/ZL109基體合金SiC顆粒在頭部偏聚的完整、光潔、組織致密、性能優(yōu)良的鋁基復(fù)合材料活塞。
　　 參照

3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),應(yīng)用目前國際上流行的商業(yè)軟件FLUENT模擬了厚壁活塞與薄壁活塞添加SiC顆粒后鋁液與各種粒徑SiC顆粒在活塞零件中的分布及體積分?jǐn)?shù)的大小,對(duì)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,SiC顆粒粒徑越大,越易偏聚至活塞頭部遠(yuǎn)端,形成具有一定厚度的顆粒層,三種粒徑SiC混合SiC顆粒的總體積分?jǐn)?shù)相比二種粒徑SiC混合的有所提高,薄壁活塞的SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)高于厚壁活塞的。模擬的情況與實(shí)際情況基本吻合,說明對(duì)離心力作用下的顆粒分

4、布的數(shù)值計(jì)算方法基本正確。ZL104(工藝一)所得到活塞的組織與性能優(yōu)于ZL109(工藝二)活塞,共晶合金試樣D(工藝D)所獲得的性能較其他工藝所獲得活塞組織、性能最好。
　　 研究了離心鑄造成形的活塞零件熱處理工藝,對(duì)活塞進(jìn)行了固溶和時(shí)效處理；分析了復(fù)合材料活塞的宏觀與微觀組織,測(cè)量了熱處理前后的活塞試樣的硬度與耐磨性能;分析了熱處理對(duì)活塞性能的影響。結(jié)果表明:熱處理提高了復(fù)合材料的硬度,熱處理是提高顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料強(qiáng)度