Al-Si合金活塞性能实验研究

Al_Si合金被广泛用于制造各种活塞,其中又以ZL109使用最为普遍。应某公司要求,本课题组对A、B两个厂家的活塞进行评估。运用了化学分析、金相、扫描电镜、硬度实验等手段,发现A、B两厂产品尽管成分相似,但A厂活塞为过共晶组织,B厂样品却为亚共晶组织,并得出A厂活塞制造的工艺较优的结论。     

热作模具钢线材的材质分析

对A、B两厂生产的4 Cr5 MoSiV热作模具钢线材,采用直读光谱仪、金相显微镜和配有能谱仪的扫描电子显微镜进行化学成分、冶金质量和微观组织分析,并通过冲击试验进行力学性能的对比.结果表明:A、B两厂生产的模具钢都存在比较严重的带状偏析和大块共晶碳化物;A钢为低硫易切削钢,含有条状MnS夹杂物和较多富钒、钼共晶碳化物...     

CeO2对共晶A1-Si合金组织的影响

为了弄清在稀土共晶A1-Si合金金相组织的部分视场中有时会出现初晶Si情况,在试验条件下,研究在共晶A1-Si合金液中添加CeO2对其组织的影响.研究结果表明CeO2可使合金组织出现许多的初晶Si.这一研究结果,对分析稀土共晶Al-Si合金活塞的生产及其金相组织有一定的指导意义.     

共晶和过共晶铝硅合金活塞尺寸稳定性的研究

研究了两种共晶和两种过共晶铝硅合金活塞在２００℃的长期时效过程中的尺寸稳定性。研究发现，随着时效时间的延长，所有活塞顶部的直径都呈现不可逆长大；过共晶铝合金活塞的尺寸稳定性高于共晶铝合金活塞；共晶铝硅合金活塞顶部直径有两次突然长大，而过共晶铝合金活塞仅有一次。作者初步解释了上述现象     

激光熔覆Stellite-6+VC混合粉末的熔覆层组织

用脉冲300 W Nd:YAG激光器、6轴机器人、5 m长的光纤、送粉系统及送粉专用喷嘴,建立了激光机器人熔覆系统.在低碳钢（SM400B）上熔覆Co基合金（Stellite-6）和碳化钒（VC）混合粉末（VC的质量分数变化范围为0~100%）,并对熔覆层的形状和显微组织进行了分析.结果表明,在0~80%范围内随着混合粉末中VC的质量分数增加,VC初晶相的数量随之增加,同时熔深也随之增加;根据混合粉末中VC的质量分数的不同,熔覆层显微组织可分为两种类型,即亚共晶组织和过共晶组织;亚共晶组织由富钴的γ相与共晶组织组成,过共晶组织由初晶VC相与共晶组织组成.     

定向共晶组织的熔化行为

应用定向凝固／重熔技术研究了Ａｌ－Ｃｕ，Ａｌ－Ｎｉ和Ａｌ－Ｓｉ合金定向生长共晶组织的熔化行为。实验结果表明：共晶组织的熔化过程与共凝固生长过程之间不存在完全的互道性。无论是规则片状或棒状共晶组织，或是不规则片状共晶组织，其熔化过程都是共晶组织的两相首先在熔化界面上同时分解，形成各自的分散相，然后这些成分不同的分散相经过进一步溶解混合才形成成分均匀的单一液相。     

变速定向生长条件下Pb—Sn共晶组织变化

利用改进后的定向凝固装置，研究了在阶跃增速和线性增，减速的变速生长条件下，Ｐｂ－Ｓｎ共晶合金定向凝固共晶组织的变化。实验结果表明，当共晶试样缓慢线性增速或减速时，定向生长共晶片间距的调节分别通过两相共晶片的逐步分叉或合并缓慢进行；当共晶试样增速和减速的加速度值相同时，实际共晶生长速度的变化过程呈对称的逆曲线。     

T10钢自蔓延高温渗硼共晶化的研究

采用自蔓延高温渗硼共晶化技术在T10钢表面获得了具有共晶组织的渗硼层。渗层最大厚度可达1．6mm，渗层与基体呈冶金结合状态。渗层物相主要由α—Fe、Fe3(C，B)及少量的Fe23(C，B)6相构成，其中，Fe3(C，B)相构成花纹状共晶的骨架，α—Fe相则分布于其中，从而赋予渗层以良好的强度、硬度与韧性。     

盐浴共晶化渗硼工艺研究

通过盐浴共晶化渗硼原理对钢表面渗硼工艺进行优化,用金相显微镜、显微硬度仪对渗硼后组织及硬度进行观察和分析。结果表明,采用盐浴共晶化法渗硼可在较短的时间在钢表面形成较厚的Fe2B、γ-Fe共晶组织渗层。该工艺适合对中小型工件进行整体表面强化处理。     

冷却过程中共晶组织的形成和转变

采用液淬方法，探讨了共晶成分铝硅合金在冷却过程中共晶组织的形成和转变规律。研究表明：在共晶温度以上的激冷试件中，呈现亚共晶组织，存在着初生α和共晶硅的粗化过程；共晶α首先依附在初生α四周形成，然后两相共同伸向共晶液体；同时，在初生α内部也有硅相析出；从凝固结束到室温的缓慢冷却过程中，高于固溶度的硅继续析出，硅片继续粗化，使初生α与共晶α的差别消失，最后形成粗大硅片均匀分布在固熔体基体上的共晶组织。     

激光表面重熔过共晶铝硅合金的组织与性能

利用CO2连续横流激光器对过共晶铝硅合金活塞表面进行激光重熔，研究了重熔后过共晶铝硅合金的组织结构、硬度和耐磨性能相对于基体的变化。结果表明，重熔后的过共晶铝硅合金的显微组织结构可分为重熔区、过渡区和基体3个对比明显的区域。重熔区与基体相比，组织明显细化。初晶Si形状由粗大的多角形或方形变为棱角不明显的胞状，共晶Si由针条状变为细小颗粒状。表面重熔区的硬度（HV）提高了近40，耐磨性能明显高于基体材料。同时，分析了重熔区组织细化的原因。     

高铝含量镁合金中的非正常共晶凝固组织观察与分析

采用砂型铸造近共晶成分的亚、过共晶镁-铝合金，并对合金液进行水淬快冷。采用OM、SEM、EDS、TEM等分析手段，分析了MgMg17Al12共晶结晶的领先相，观察了共晶组织形貌。结果表明：Mg—Al合金系的共晶领先相为β-Mg17Al12，且为非小平面相。当初生相为α枝晶时，共晶结晶前会在α枝晶周围先形成β相晕圈，共晶β相依附于其上领先生长；当初生相为β枝晶时，共晶β相直接依附于其上领先生长。高铝含量镁合金的凝固过程中，可能会形成一种带有板条状鱼脊特征的树枝状共晶组织，即先析出板条状共晶，然后侧向形成树枝状共晶，组成一种特殊结构的共晶形貌。     

变速定向生长条件下Pb－Sn共晶组织变化

利用改进后的定向凝固装置，研究了在阶跃增速和线性增、减速的变速生长条件下，Ｐｂ－Ｓｎ共晶合金定向凝固共晶组织的变化。实验结果表明：当共晶试样缓慢线性增速或减速时，定向生长共晶片间距的调节分别通过两相共晶片的逐步分叉或合并缓慢进行；当共晶试样增速和减速的加速度值相同时，实际共晶生长速度的变化过程呈对称的逆曲线。     

Cu-Cr二元过共晶合金的深过冷及快速凝固

采用3m落管实验装置，研究了Cu—5％Cr(摩尔分数)过共晶合金深过冷快速凝固组织的演变规律。研究表明，随着过冷度增大，Cr的组织转变有3个阶段：首先初生相Cr由长条状转变为球状，Cr颗粒的直径被细化至2μm;其次当过冷度进一步增大，初生相Cr的结晶被完全抑制，结晶进入扩展共晶区形成完全的共晶组织，Cr颗粒的直径被细化至0．5μm；最后当过冷度进一步增大，Cu—5％Cr过共晶合金获得绝对稳定平界面生长，生成超饱和的单相Cu—Cr因溶体合金。随着Cr颗粒的细化，Cr中因溶Cu组元含量不断增大，实际上形成了富Cr和富Cu的两个区域。     

活塞用新型过共晶铝硅合金的研究

把过共晶铝硅合金中的硅含量提高到３０％～３５％，并添加Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＲＥ等合金强化元素，同时还加入Ｐ和Ｃ进行复合变质制成的新型过共晶铝硅合金，其试样经热处理后，经检验表明，这种合金符合活塞材料的要求     

热处理对不同冷速Al合金共晶相形貌及含量的影响

选取成分为Al-5.17Cu-2.63Si(合金A)、Al-4.29Cu-1.09Mg(合金B)和Al-2.09Si-1.66Mg(合金C)三元铝合金,分别进行不同冷速下的凝固实验。对比研究不同凝固速率下得到的共晶相形貌与含量在接近各合金体系三元共晶温度下热处理前后的变化行为。结果表明:同一合金冷速越慢,得到的原始组织二次枝晶间距越大,合金A的石墨型、砂型、保温型冷却组织的二次枝晶间距分别为24.17、63.32和99.88μm,合金B的二次枝晶间距分别为24.35、82.78和139.42μm。均匀化热处理的热扩散过程可以明显地溶解非平衡共晶相,由于原始组织的尺度不同,共晶相所处的溶解阶段与溶解程度不同。合金A的石墨型、砂型、保温型组织热处理后与热处理前的共晶相含量比值分别为0.44、0.49和0.68,合金B的共晶相含量比值分别为0.084、0.30和0.38。     

Ti/Cu共晶反应液相铺展及组织

对Ti／Cu共晶反应偶液相铺展及组织进行了初步研究。结果表明，不同的基体或反应材料，共晶液相表面铺展现象显著不同。当Ti为基体时，共晶液相铺展区域呈较规则的圆形，并且接触角较小，而当Cu为基体时，铺展形状不规则，且有溶蚀现象；不同组合的Ti／Cu共晶反应偶对共晶液相产生及铺展速度将会产生影响，当Ti为基体、Cu为反应材料时，Cu的溶解速度较快，在试验条件下，保温时间120s，Cu粒已完全溶解，而相同条件下Ti粒溶解则需要2100s；Ti／Cu／Ti接触反应钎焊接头中形成的金属问化合物为TiCu、Ti，Cu4、Ti2Cu、TiCu4。     

Al-11.80Cu-24.22Mg三元包共晶合金的凝固机制

采用液淬方法对Al-11.80Cu-24.22Mg(质量分数,%)三元包共晶合金在不同温度下淬火,而后,对其相组成和凝固组织进行了研究,对凝固组织的演化规律以及凝固机制进行了分析.实验结果表明,该合金凝固过程中确实发生了三元包共晶反应,初生相为S相(Al_2CuMg),包共晶组织为α-Al相和T相(Al_6CuMg_4)组成,最终凝固组织由残余初生S相、包共晶组织(α-Al+T)、两相共晶(α-Al+T)及三相共晶(α-Al+T+β)组成;虽然包共晶组织中和两相共晶中含有相同的相,即α-(Al)相和T相,但二者的组织形态不同,包共晶组织呈条带状,而两相共晶呈规则的蛛网状和球状.此外,三元包共晶反应时,包共晶组织依附于初生S相的周围生长,随着冷却速率的增加,三元包共晶反应变慢甚至被抑制,致使初生S相剩余而滞留在基体中.     

快速凝固过共晶铝硅合金材料的研究进展

快速凝固技术是改善过共晶铝合金组织和提高其性能的有效手段,快速凝固过共晶铝硅合金是具有巨大应用潜力的活塞材料。对快速凝固过共晶铝硅合金材料的成分、组织结构特点,制备理论及工艺,性能及其强化机理进行了综合评述。     

B对亚共晶钛硅合金凝固行为的影响

研究了微量B对亚共晶钛硅合金(Ti-5Si)微观组织的影响,分析了B原子在金属凝固过程中树枝晶形成和共晶反应中的作用.金相组织观察和SEM试验结果表明,亚共晶钛硅合金(Ti-5Si)中添加微量B,可以显著改变微观组织中树枝晶的形貌,减少初生树枝晶含量,提高共晶组织含量.分析认为,这归因于微量B的添加可以提高亚共晶钛硅合金(Ti-5Si)中硅的当量值.