離心鑄造鋁基梯度復(fù)合材料缸套組織及性能的研究.pdf

1、與常用的鑄鐵缸套相比，過共晶鋁硅合金氣缸套具有明顯的優(yōu)勢，例如質(zhì)量輕、功率高、污染物排放少等。但是目前為止鋁合金氣缸套的應(yīng)用僅限于賽車及高端汽車領(lǐng)域，較高的成本及復(fù)雜的工藝限制了其推廣應(yīng)用。為此本文使用離心鑄造制備鋁基梯度復(fù)合材料氣缸套，實驗中以 Al-20Si合金為基礎(chǔ)合金，研究了不同Mg含量對合金組織的影響，優(yōu)化了離心鑄造工藝，分析了缸套的熱處理組織及性能。
　　研究結(jié)果表明：當Mg含量為0％、1.5%、3%時缸套毛坯中只有初

2、晶Si顆粒，不含初晶Mg2Si顆粒，且初晶Si顆粒呈現(xiàn)由外壁到內(nèi)壁逐漸增多的漸變梯度分布特征。當Mg含量大于等于4.5%時，組織不僅含有初晶Si顆粒，還出現(xiàn)了黑色塊狀初晶 Mg2Si顆粒，初晶顆粒具有明顯分層的梯度分布特征。分析并計算初晶顆粒在離心場中的受力，發(fā)現(xiàn)Mg2Si顆粒的移動速率約為Si顆粒的2.56倍，Mg2Si顆粒能夠推動初晶 Si顆粒向內(nèi)側(cè)運動，從而形成明顯分層的梯度分布特征。因此基體之中的Mg2Si顆粒是制備明顯分層的功

3、能梯度復(fù)合材料的關(guān)鍵因素。
　　對離心鑄造工藝進行優(yōu)化，當澆注溫度690℃，金屬鑄型溫度200℃，離心轉(zhuǎn)速為1450r/min時，得到的鑄件外表面光滑，內(nèi)表面無熱裂紋，內(nèi)部氣孔基本消除，縮孔有所減小，初晶顆粒梯度分布明顯，增強層厚度滿足缸套的加工要求，但是由于雙向凝固而形成的縮孔無法通過工藝參數(shù)優(yōu)化完全消除。為了消除缺陷的影響，設(shè)計了全新的澆道并使用Anycasting鑄造模擬軟件對鑄造過程進行模擬，分析模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用優(yōu)化后的