鋁合金活塞的時(shí)效處理及其充型凝固過程數(shù)值模擬的研究.pdf

1、活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，由于其工作環(huán)境惡劣，所以對其強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、耐磨性等性能要求很高。本文通過改變傳統(tǒng)時(shí)效處理工藝，采用二級時(shí)效處理來改善鋁合金活塞的力學(xué)性能和顯微組織。并采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等手段來探討時(shí)效強(qiáng)化作用。此外，對工廠即將生產(chǎn)的一種活塞進(jìn)行了模其設(shè)計(jì)，采用UG進(jìn)行三維制圖，采用MAGMASOFT進(jìn)行鋁合金活塞充型和凝固過程數(shù)值模擬，優(yōu)化工藝參數(shù)和對鑄件進(jìn)行缺陷預(yù)測。
　　

2、通過改變二級時(shí)效的預(yù)時(shí)效和終時(shí)效的溫度和時(shí)間，來觀察活塞力學(xué)性能和顯微組織的變化。研究表明:經(jīng)過二級時(shí)效處理后，初晶硅的顆粒尺寸較一級時(shí)效時(shí)明顯減小，分布均勻，在時(shí)效處理工藝為150℃×2.5h+220℃×2.5h時(shí)顯微組織及力學(xué)性能最好，合金的抗拉強(qiáng)度為335MPa，硬度底部75.0HRB，裙部74.8HRB，金相組織符合一級標(biāo)準(zhǔn)，體積穩(wěn)定性合格。
　　 對時(shí)效過程中的強(qiáng)化作用做了分析，結(jié)果為:時(shí)效過程中有強(qiáng)化相析出，通過檢測

3、，強(qiáng)化相成分主要為:Mg2Si、A13Ni、Q-AlsFeMg3Si6。形成時(shí)效強(qiáng)化作用的主要因素有:以上析出相呈與基體呈半共格狀態(tài);位錯(cuò)線在滑移過程中，遇到了基體中的析出相時(shí)就在析出相的周圍纏結(jié)在一起;第二相生長過程中，受到阻礙，生長緩慢，形成彌散分布質(zhì)點(diǎn)，從而有效的抑制局部平面滑移。
　　 結(jié)合工廠傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及要生產(chǎn)活塞的特點(diǎn)，進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)，設(shè)定傳熱參數(shù)，并利用數(shù)值模擬進(jìn)行優(yōu)化，最后進(jìn)行充型和凝固過程的數(shù)值模擬。其結(jié)果