论文部分内容阅读
本文采用离心铸造法成功开发了国内某企业轻型汽车474型号发动机铝基功能梯度复合材料气缸套。该气缸套从结构上分为两层,内层为初晶Si和Mg2Si颗粒增强层,外层为铝基体。本文研究了该型号铝基复合材料气缸套的的成型工艺。运用XRD、光学显微镜、SEM等方法分析了该气缸套的成分、组织形貌、以及颗粒的分布情况,并对气缸套的硬度、耐磨性性做了测试,研究了颗粒增强层的耐磨机理。实验结果表明:内层增强层可使气缸套具有良好的硬度、耐磨性和热稳定性,而外层基体层提高了气缸套的抗拉强度,具有良好的机械加工性能。 气缸套的工作环境复杂,工作中燃烧生成的大量的SO2、SO3、含氮含碳化合物溶于冷却水中,致使铝合金气缸套面临着一个重要的问题—腐蚀,本文模拟气缸套酸性工作环境,分别研究了铝合金气缸套材料在硝酸、硫酸中的腐蚀行为,研究了铝合金气缸套分别在常温与高温80℃的腐蚀行为,研究了硝酸与硫酸的浓度对铝合金气缸套的腐蚀行为影响,并做了相同环境下的该型号的铸铁气缸套的腐蚀研究,作为对比。研究结果表明:Al-Si-Mg合金气缸套材料的腐蚀主要为电偶腐蚀。相同环境下,Al-Si-Mg合金气缸套的体积腐蚀率远远小于铸铁气缸套。腐蚀过程中,电极电位更负的Mg2Si先作为阳极被腐蚀,铝基体作为阴极。当残余Mg2Si被SiH4水解生成的SiO2包裹后,被SiO2包裹的残余Mg2Si即充当阴极,而Mg2Si周围的铝基体则充当阳极被腐蚀掉。在硅和铝基体组成的微电池中,初晶Si和共晶Si在腐蚀的时候充当阴极,电极电位更负的的铝基体作为阳极被腐蚀掉。温度升高,铝合金气缸套和铸铁气缸套的腐蚀速率都相应的加快,酸浓度对气缸套的腐蚀有显著的影响。 本文运用VHX-600电子显微镜对Al-Si-Mg合金做了微观腐蚀过程、腐蚀后表面微观三维形貌和微观腐蚀深度的研究。由于传统的气缸套储油结构加工主要是采用两次平台珩磨工艺,然而两次平台珩磨工艺复杂,对设备要求高。本文针对铝合金气缸套,创新性的提出了一种新的表面储油结构的加工方法—腐蚀。结果表明:通过腐蚀的方法可以得到气缸套的表面储油结构与通过激光珩磨、松孔镀铬、二次平台加工方法得到的表面储油结构类似,储油结构的深度5μm可以通过两种方式实现:①在15℃时,25%硫酸溶液中,腐蚀283分钟;②在60℃时,25%硫酸溶液中,腐蚀21分钟。腐蚀的方法加工储油结构可以降低成本,使工艺简化,还能有效的减少气缸套的拉缸现象。 通过对Al-Si-Mg合金气缸套热处理的研究得出以下结论:在一定范围内,应尽可能的提高固溶温度,增加第二相粒子的固溶度,才能有效的提高固溶效果。相比单级时效,145℃和175℃的双级时效能够更有效的提高合金强化效果,缩短时效时间,提高合金的硬度和耐磨性。