离心铸造铝基梯度复合材料缸套 组织及性能的研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 与常用的铸铁缸套相比，过共晶铝硅合金气缸套具有明显的优势，例如质 量轻、功率高、污染物排放少等。但是目前为止铝合金气缸套的应用仅限于赛 车及高端汽车领域，较高的成本及复杂的工艺限制了其推广应用。为此本文使 用离心铸造制备铝基梯度复合材料气缸套，实验中以 Al-20Si 合金为基础合金， 研究了不同 Mg 含量对合金组织的影响，优化了离心铸造工艺，分析了缸套的热 处理组织及性能。 研究结果表明：当 Mg 含量为 0%、1.5%、3%时缸套毛坯中只有初晶 Si 颗 粒，不含初晶 Mg2Si 颗粒，且初晶 Si 颗粒呈现由外壁到内壁逐渐增多的渐变梯 度分布特征。当 Mg 含量大于等于 4.5%时，组织不仅含有初晶 Si 颗粒，还出现 了黑色块状初晶 Mg2Si 颗粒，初晶颗粒具有明显分层的梯度分布特征。分析并 计算初晶颗粒在离心场中的受力，发现 Mg2Si 颗粒的移动速率约为 Si 颗粒的 2.56 倍，Mg2Si 颗粒能够推动初晶 Si 颗粒向内侧运动，从而形成明显分层的梯度分 布特征。因此基体之中的 Mg2Si 颗粒是制备明显分层的功能梯度复合材料的关 键因素。 对离心铸造工艺进行优化，当浇注温度 690℃，金属铸型温度 200℃，离心 转速为 1450r/min 时，得到的铸件外表面光滑，内表面无热裂纹，内部气孔基本 消除，缩孔有所减小，初晶颗粒梯度分布明显，增强层厚度满足缸套的加工要 求，但是由于双向凝固而形成的缩孔无法通过工艺参数优化完全消除。为了消 除缺陷的影响，设计了全新的浇道并使用 Anycasting 铸造模拟软件对铸造过程 进行模拟，分析模拟结果发现，使用优化后的浇道，可以改变铸件中缩孔缩松 的位置，使缺陷转移到铸件的外端面，最终通过加工去除缺陷，得到内部无缺 陷的缸套成品。 对铸件毛坯进行 T6 热处理，试样的微观组织发生变化，初晶颗粒有圆润化 的趋势，共晶组织逐渐由棒状、网络状转变为点球状。热处理之后硬度有所提 升；抗拉强度固溶后升高，时效处理之后略有下降，整体高于铸态；试样的耐 磨性能在热处理之后有所提升。 关键词：离心铸造 梯度复合材料 气缸套 工艺优化 I Abstract Abstract Abstract Compared with the frequently-used cast iron cylinder liner, hypereutectic Al-Si alloy cylinder liner has obvious advantages. Such as light quality, high power and less pollutant emission, etc. Come so far the application of aluminum alloy cylinder liner is limited to the automobile race and high-end cars, its application is limited by its high cost and complex technology. In this paper, Aluminum cylinder liner is fabricated through centrifugal casting, the Al-20Si alloy is chosen as based. In order to research the change of its organization, the content of Mg is changed. The centrifugal casting process is optimized; the cha