稀土Ce和Al-5Ti-1B對(duì)鑄造共晶鋁硅合金組織和性能的影響.pdf

1、隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的逐漸增大和排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,國(guó)內(nèi)目前普遍使用的活塞材料ZL109越來(lái)越不能滿足需求了。為了提高活塞的抗拉強(qiáng)度,特別是高溫強(qiáng)度,人們大多采用增加貴金屬如Cu、Ni、Ti等,或者采用復(fù)雜的成型工藝,但這都大大提高了活塞的成本,限制了其批量的工業(yè)生產(chǎn)。鐵元素形成的相普遍具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性,可以很好的作為異相強(qiáng)化的第二相,如果能細(xì)化改善鐵相形貌,那么可以大幅提高活塞的高溫機(jī)械性能。同時(shí)考慮到鐵的價(jià)格相對(duì)較低,提高鐵

2、的含量,適當(dāng)降低Ni的含量,即保證了高溫性能,也降低了成本。本文使用SANS拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了合金的常高溫力學(xué)性能,并利用光學(xué)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜儀進(jìn)行了成分和組織的分析,并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　研究了稀土Ce和Mn、Fe、Cr的合金化作用對(duì)共晶鋁硅活塞合金的組織和性能的影響,并探索了Ce和Mn、Fe、Cr間的相互作用及其對(duì)高溫抗拉強(qiáng)度影響的機(jī)理。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ce進(jìn)入鐵相,大大改善粗大的長(zhǎng)針狀β(Al5SiFe)相,形成

3、了新的富Ce的含鐵Al-Si-Mn-Fe-Ce相。該相呈細(xì)短棒狀,形狀和細(xì)化后的共晶硅類(lèi)似,但是比共晶硅略細(xì),長(zhǎng)度和共晶硅相近,尺寸在10μm至30μm之間。另外形成細(xì)小的Al21Si6(Cr,Mn)Fe3相、Al-Ni-Cu-Ce相和Al-Si-Ni-Cu-Ce相分布在基體和晶界中,強(qiáng)化了基體和晶界,熱穩(wěn)定性較好的第二相起到釘扎作用,阻礙位錯(cuò)的滑移和攀移,能有效地提高活塞合金的高溫性能。
　　試驗(yàn)了Al-5Ti-1B添加量和細(xì)化

4、時(shí)間對(duì)活塞合金的細(xì)化作用的影響,研究了Ce和Al-5Ti-1B聯(lián)合添加對(duì)多元共晶鋁硅活塞合金的組織和性能的影響,并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了探討。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),一定成分范圍的Al-5Ti-1B對(duì)ZL109有良好的細(xì)化作用。但Al-5Ti-1B的細(xì)化效果受細(xì)化時(shí)間的影響很敏感,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),Al-5Ti-1B不但不能再起細(xì)化作用,還有可能降低活塞合金的性能,這限制了其用于鑄造的工業(yè)生產(chǎn)。復(fù)合添加Ce后,Al-5Ti-1B的衰退性不再明顯,獲得優(yōu)異的細(xì)化