汽车用高硅铝合金材料性能研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:geoffreywan
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汽车材料在很大程度上影响汽车的品质,汽车零部件、特别是一些关键的运动部件的制造材料的高性能和轻质化,对提高汽车运行效率、节省能源、减少噪音和环境保护有显著作用。汽车材料的制备和性能近几十年来有很大发展,近年来一种高硅铝合金新材料以其高性能深受人们关注。为此,本文对设计拟定的快速凝固粉末冶金(RS/PM)制备的高硅铝合金的使用性能进行系统研究,旨在为该新型材料在汽车工业中应用提供理论与实验依据。  材料的使用性能往往取决于材料的组成、内部显微组织以及制备工艺,所以本文重点对RS/PM法Al-Si合金材料的物理、力学性能进行试验研究同时,还涉及RS/PM法Al-Si合金粉末的显微组织和粉末热挤压及热处理工艺对材料性能的影响。  通过对制备的合金粉末样品电子扫描观察和电子探针组织成分测试表明,多元铝合金粉末显微结构组成主要由初晶硅相、金属间化合物相和Al-Si共晶等组成,微晶颗粒尺寸非常细化。  RS/PM法Al-Si合金材料性能直接影响汽车部件的使用性能。合金材料物理性能方面主要体现在材料的低密度和低热膨胀性。力学性能主要体现在材料的拉伸力学特性、力学指标和耐磨性能方面。  Al-Si合金由于硅具有特别低的热胀系数使纯铝的高热膨胀性得以弥补,因此合金的热膨胀性几乎与不锈钢相当,这对要求高精密配合的发动机零部件来说是必要的。  RS/PM法Al-Si合金的拉伸特性主要表现为无明显屈服现象的应力—应变特性,试样在常温或高温下拉伸断裂破坏后,断面均未出现颈缩现象;对拉伸断口的显微观察,该材料拉伸断口表面具有韧窝形貌特征。拉伸试验结果表明该合金拉伸主要技术指标均优于传统的铸锭Al-Si合金,常温下,其拉伸强度σb和屈服强度σ0.2分别高达495MPa和475MPa,弹性模量值高达100GPa,远高于铸铝合金和铸钢合金。  RS/PM法Al-Si合金的耐磨性能对高温、高负荷和高运行速度的汽车发动机部件来说是很重要的技术指标。合金中高含量Si使合金耐磨性具有优势,RS/PM制备工艺很好地解决了合金高硅含量问题。合金的耐磨性试验,采用对比试验方案,对比试样为抗磨性较好的ZL109高硅铝铸造合金,干摩擦试验条件上,对比试验结果表明,RS/PM法Al-Si合金的摩磨损量相对于ZL109可降低40%。
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