改進型A390過共晶鋁硅合金強化機理.pdf

1、過共晶鋁硅合金比重小、熱膨脹系數(shù)低、耐磨性和體積穩(wěn)定性好，是理想的活塞材料。但隨含硅量增加，由于大量大塊初晶硅的析出，合金的抗拉強度、伸長率急劇下降。近年來，隨著發(fā)動機功率的不斷提高，對活塞材料強度尤其是高溫強度提出了更高的要求。綜合利用合金化、變質(zhì)處理、熱處理等手段可望使過共晶鋁硅合金在常溫及高溫性能上有較大的提高。
　　本文以A390合金為基礎(chǔ)，通過成分改進、P變質(zhì)處理、鐓粗熱變形和T6熱處理獲得了室溫和高溫性能良好的Al-1

2、7.5 Si-4.5Cu-0.7Mg-1 Zn-0.1 Ti-0.5Ni-0.3Zr-0.2Sc-0.2V過共晶鋁硅活塞合金，基本滿足大功率發(fā)動機對活塞合金性能的要求。對合金的組織演變過程及其室溫、高溫力學性能進行研究分析后，得到主要結(jié)論如下:
　　(1)半連續(xù)鑄造Al-17.5Si-4.5Cu-0.7Mg-1Zn-0.1Ti-0.5Ni-0.3Zr-0.2Sc-0.2V合金組織構(gòu)成主要有α-Al枝晶、初晶Si顆粒、針狀共晶硅、密

3、堆狀和塊狀Al2Cu(θ)相、塊狀Al7Cu4Ni(γ)相、Al9FeNi(T)相、和Al8FeMg3Si6π相和成分接近于Al9(Fe，Ni，Cu，Sc，Zr)4Si2的網(wǎng)格狀與魚骨狀第二相。
　　(2)鑄態(tài)合金經(jīng)P變質(zhì)處理后，初晶硅的形核率提高，細化明顯并且分布更加均勻彌散。P變質(zhì)后，鑄態(tài)合金的室溫抗拉強度由267MPa提高到285MPa，伸長率提高了59.5％;但高溫(300℃)抗拉強度基本保持140MPa不變，而伸長率提高

4、了57％。
　　(3)鐓粗熱變形消除了合金中的鑄造缺陷，使合金組織變得更加致密;但使得未變質(zhì)合金中的部分粗大初晶硅發(fā)生破碎，而P變質(zhì)合金中初晶硅破碎的數(shù)量較少。初晶硅的破碎導致了合金室溫和高溫強度的下降，但伸長率提高。
　　(4)鑄態(tài)未變質(zhì)和P變質(zhì)合金經(jīng)T6熱處理后，共晶硅明顯?；?Al2Cu相含量減少，Al9FeNi和Al8FeMg3Si6相消失，而Al7Cu4Ni相含量增多，并且產(chǎn)生了彌散分布的新相Al5Cu2Mg8Si