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过共晶铝硅合金比重小、热膨胀系数低、耐磨性和体积稳定性好,是理想的活塞材料,本文重点研究了初晶Si和自生Mg2Si颗粒增强过共晶硅铝基梯度复合材料的活塞制备工艺。选择加入Mg等强化元素的过共晶硅铝合金复合材料作为制备活塞的材料,设计了一套离心铸造模具,并制作砂芯,选择合理的工艺参数,用立式离心机离心铸造多件活塞零件。在过共晶铝硅合金中加入Mg形成Mg2Si与初晶Si一起作为增强相制备A材料,预热模具温度至450℃,分别以浇注温度750℃和780℃离心铸造制备初晶Si和Mg2Si颗粒的梯度分布的活塞;在过共晶铝硅合金中加入Mg、Cu、Ti、Ni、Mn形成Mg2Si、Al2CU、Al2CuMg、W(A1XMg5Si4Cu4)等化合物作为增强相制备B材料,预热模具温度至550℃,分别以浇注温度770℃和820℃离心铸造初晶Si和Mg2Si颗粒的梯度分布的活塞。对每种活塞取试样观察其初晶Si和Mg2Si颗粒的分布情况,模具温度和浇注温度高的活塞初晶Si和Mg2Si颗粒的梯度分布明显,表明模具温度和浇注温度高有利于颗粒的偏聚。对试样进行T6固溶时效热处理,分别测试铸态和热处理态的硬度和耐磨性,发现硬度和耐磨性和初晶Si和Mg2Si颗粒的分布有很大关系,颗粒密度越高硬度就越高和耐磨性就越好,初晶Si是强化材料的第一因素,Mg2Si是强化材料不可缺少的第二因素。B材料的硬度和耐磨性优于A材料,说明Mg和其他元素复合强化比Mg单独强化效果好。对活塞铸态和热处理态的微观组织进行了观察和分析,结果表明初晶Si通过变质处理得到了细化,基本在30-100um之间,Mg2Si颗粒也得到了细化,基本在20-50um之间。通过本实验研究,基本得到了初晶Si和Mg2Si颗粒具有一定梯度分布的活塞材料,在活塞的顶部颗粒密度很高,Mg2Si颗粒在铸造过程中向心加速度比初晶Si大的的多,可以促进了初晶Si的偏聚。本研究为后面的继续研究打下基础,提供了重要的技术理论依据。