過(guò)共晶鋁硅合金活塞制備工藝研究（本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)）
摘 要

本實(shí)驗(yàn)采用離心鑄造成形工藝制備了初晶Si/Mg2Si混合增強(qiáng)（成分為Al-21Si-5Mg）和初晶Si單獨(dú)增強(qiáng)（成分為Al-19Si）的Al-Si合金復(fù)合材料制件，并對(duì)試樣的微觀組織結(jié)構(gòu)、洛氏硬度與耐磨性能進(jìn)行了檢測(cè)分析。微觀組織觀察結(jié)果表明，離心鑄造成形的初晶Si/Mg2Si混合增強(qiáng)的Al-Si合金復(fù)合材料筒狀件中增強(qiáng)顆粒沿徑向具有明顯的驟變梯度分布特征，在制件的內(nèi)部組織中，初晶Si/Mg2Si兩種顆粒沿徑向驟變分布、具有明顯界面，且絕大多數(shù)顆粒偏聚在筒狀零件內(nèi)側(cè)，而筒狀零件外側(cè)基本沒(méi)有增強(qiáng)顆粒。對(duì)筒狀件的硬度、耐磨性檢測(cè)表明，初晶Si/Mg2Si混合增強(qiáng)復(fù)合材料試樣的洛氏硬度和耐磨性能較無(wú)增強(qiáng)體試樣均有極大改善，且與增強(qiáng)體數(shù)量變化具有相同變化趨勢(shì)。對(duì)自生初晶Si/Mg2Si顆粒增強(qiáng)鋁硅基驟變功能復(fù)合材料的組織、性能特征分析表明，由于離心鑄造過(guò)程的離心力作用，使得初晶Si/Mg2Si兩種顆粒在筒狀件內(nèi)部發(fā)生偏聚，造成組織和性能沿徑向發(fā)生劇變。


關(guān)鍵詞：梯度功能復(fù)合材料，Al-Si合金，離心鑄造，初晶Si，Mg2Si

ABSTRACT

The centrifugal casting process is adopted to prepare the in-situ primary Si-Mg2Si strengthen and primary Si strengthen functional composite pieces of hypereutectic Al-Si alloy .The microstructure of their samples are observed. The results show that in the primary Si-Mg2Si strengthen Al-Si cataclysm gradient functional matrix tubular piece, which is prepared by the centrifugal casting process, strengthen particles distribute cataclysm. One obvious character is that in interior tissues the two distinct particles own obvious interface and most of the strengthen particles gather in inner layer of the piece, while there is few in outer layer. Subsequently, hardness and wear-resistance are measured. The results show that the cataclysm distribution of primary Si and Mg2Si lead Rockwall hardness and wear-resistance of the piece to own the parallel cataclysm gradient variation. At last, one moving excursion model of particles in the centrifugal field is discussed and obtained.


Key words：gradient function matrix, Al-Si alloy, centrifugal casting, primary Si, Mg2Si

目 錄

中文摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1引 言 1
1.1.1國(guó)內(nèi)外Al-Si合金的應(yīng)用現(xiàn)狀 1
1.1.2顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 2
1.2過(guò)共晶Al-Si合金的特點(diǎn) 5
1.2.1過(guò)共晶Al-Si合金的組織特點(diǎn) 5
1.2.2過(guò)共晶Al-Si合金的性能特點(diǎn) 5
1.3梯度功能材料概述 6
1.3.1梯度功能材料的原理 7
1.3.2梯度功能材料的應(yīng)用 7
1.3.3梯度功能材料的制備 7
1.3.4離心鑄造制備梯度功能復(fù)合材料研究熱點(diǎn) 10
1.4本課題的研究目的與任務(wù) 11
2 實(shí)驗(yàn)材料與方法 12
2.1實(shí)驗(yàn)材料化學(xué)成分的設(shè)計(jì) 12
2.2變質(zhì)劑的選擇 13
2.3熔體雜質(zhì)的凈化處理 15
2.4過(guò)共晶Al-Si合金筒狀件的制備過(guò)程 16
2.4.1鑄型轉(zhuǎn)速的確定 16
2.4.2筒狀梯度功能制件的工藝制備過(guò)程 16
2.5試樣檢測(cè)方法 17
2.5.1微觀組織觀察 17
2.5.2硬度、耐磨性能檢測(cè) 18
3 制件組織觀察與性能測(cè)試結(jié)果 20
3.1制件的宏觀結(jié)構(gòu) 20
3.1.1離心鑄造筒狀件的形貌 20
3.1.2筒狀制件端部的顆粒偏聚的宏觀形貌 21
3.1.3重力澆注下的Al-Si合金鑄錠的形貌 21
3.2微觀組織結(jié)構(gòu) 22
3.2.1重力澆注下的Al-Si合金的金相組織 22
3.2.2離心澆注的筒狀制件金相組織 23
3.3硬度與耐磨性測(cè)試結(jié)果 25
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 28
4.1微觀組織結(jié)構(gòu)-機(jī)械性能關(guān)系分析 28
4.2初晶Si/Mg2Si顆粒偏聚模型 29
5 結(jié)論 31
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33