过共晶铝硅合金活塞制备工艺研究（本科毕业论文设计）.doc
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过共晶铝硅合金活塞制备工艺研究（本科毕业论文设计）,摘 要本实验采用离心铸造成形工艺制备了初晶si/mg2si混合增强（成分为al-21si-5mg）和初晶si单独增强（成分为al-19si）的al-si合金复合材料制件，并对试样的微观组织结构、洛氏硬度与耐磨性能进行了检测分析。微观组织观察结果表明，离心铸造成形的初晶s...
内容介绍
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过共晶铝硅合金活塞制备工艺研究（本科毕业论文设计）
摘 要
本实验采用离心铸造成形工艺制备了初晶Si/Mg2Si混合增强（成分为Al-21Si-5Mg）和初晶Si单独增强（成分为Al-19Si）的Al-Si合金复合材料制件，并对试样的微观组织结构、洛氏硬度与耐磨性能进行了检测分析。微观组织观察结果表明，离心铸造成形的初晶Si/Mg2Si混合增强的Al-Si合金复合材料筒状件中增强颗粒沿径向具有明显的骤变梯度分布特征，在制件的内部组织中，初晶Si/Mg2Si两种颗粒沿径向骤变分布、具有明显界面，且绝大多数颗粒偏聚在筒状零件内侧，而筒状零件外侧基本没有增强颗粒。对筒状件的硬度、耐磨性检测表明，初晶Si/Mg2Si混合增强复合材料试样的洛氏硬度和耐磨性能较无增强体试样均有极大改善，且与增强体数量变化具有相同变化趋势。对自生初晶Si/Mg2Si颗粒增强铝硅基骤变功能复合材料的组织、性能特征分析表明，由于离心铸造过程的离心力作用，使得初晶Si/Mg2Si两种颗粒在筒状件内部发生偏聚，造成组织和性能沿径向发生剧变。
关键词：梯度功能复合材料，Al-Si合金，离心铸造，初晶Si，Mg2Si
ABSTRACT
The centrifugal casting process is adopted to prepare the in-situ primary Si-Mg2Si strengthen and primary Si strengthen functional composite pieces of hypereutectic Al-Si alloy .The microstructure of their samples are observed. The results show that in the primary Si-Mg2Si strengthen Al-Si cataclysm gradient functional matrix tubular piece, which is prepared by the centrifugal casting process, strengthen particles distribute cataclysm. One obvious character is that in interior tissues the two distinct particles own obvious interface and most of the strengthen particles gather in inner layer of the piece, while there is few in outer layer. Subsequently, hardness and wear-resistance are measured. The results show that the cataclysm distribution of primary Si and Mg2Si lead Rockwall hardness and wear-resistance of the piece to own the parallel cataclysm gradient variation. At last, one moving excursion model of particles in the centrifugal field is discussed and obtained.
Key words：gradient function matrix, Al-Si alloy, centrifugal casting, primary Si, Mg2Si
目 录
中文摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1引 言 1
1.1.1国内外Al-Si合金的应用现状 1
1.1.2颗粒增强金属基复合材料 2
1.2过共晶Al-Si合金的特点 5
1.2.1过共晶Al-Si合金的组织特点 5
1.2.2过共晶Al-Si合金的性能特点 5
1.3梯度功能材料概述 6
1.3.1梯度功能材料的原理 7
1.3.2梯度功能材料的应用 7
1.3.3梯度功能材料的制备 7
1.3.4离心铸造制备梯度功能复合材料研究热点 10
1.4本课题的研究目的与任务 11
2 实验材料与方法 12
2.1实验材料化学成分的设计 12
2.2变质剂的选择 13
2.3熔体杂质的净化处理 15
2.4过共晶Al-Si合金筒状件的制备过程 16
2.4.1铸型转速的确定 16
2.4.2筒状梯度功能制件的工艺制备过程 16
2.5试样检测方法 17
2.5.1微观组织观察 17
2.5.2硬度、耐磨性能检测 18
3 制件组织观察与性能测试结果 20
3.1制件的宏观结构 20
3.1.1离心铸造筒状件的形貌 20
3.1.2筒状制件端部的颗粒偏聚的宏观形貌 21
3.1.3重力浇注下的Al-Si合金铸锭的形貌 21
3.2微观组织结构 22
3.2.1重力浇注下的Al-Si合金的金相组织 22
3.2.2离心浇注的筒状制件金相组织 23
3.3硬度与耐磨性测试结果 25
4 实验结果讨论 28
4.1微观组织结构-机械性能关系分析 28
4.2初晶Si/Mg2Si颗粒偏聚模型 29
5 结论 31
致谢 32
参考文献 33
摘 要
本实验采用离心铸造成形工艺制备了初晶Si/Mg2Si混合增强（成分为Al-21Si-5Mg）和初晶Si单独增强（成分为Al-19Si）的Al-Si合金复合材料制件，并对试样的微观组织结构、洛氏硬度与耐磨性能进行了检测分析。微观组织观察结果表明，离心铸造成形的初晶Si/Mg2Si混合增强的Al-Si合金复合材料筒状件中增强颗粒沿径向具有明显的骤变梯度分布特征，在制件的内部组织中，初晶Si/Mg2Si两种颗粒沿径向骤变分布、具有明显界面，且绝大多数颗粒偏聚在筒状零件内侧，而筒状零件外侧基本没有增强颗粒。对筒状件的硬度、耐磨性检测表明，初晶Si/Mg2Si混合增强复合材料试样的洛氏硬度和耐磨性能较无增强体试样均有极大改善，且与增强体数量变化具有相同变化趋势。对自生初晶Si/Mg2Si颗粒增强铝硅基骤变功能复合材料的组织、性能特征分析表明，由于离心铸造过程的离心力作用，使得初晶Si/Mg2Si两种颗粒在筒状件内部发生偏聚，造成组织和性能沿径向发生剧变。
关键词：梯度功能复合材料，Al-Si合金，离心铸造，初晶Si，Mg2Si
ABSTRACT
The centrifugal casting process is adopted to prepare the in-situ primary Si-Mg2Si strengthen and primary Si strengthen functional composite pieces of hypereutectic Al-Si alloy .The microstructure of their samples are observed. The results show that in the primary Si-Mg2Si strengthen Al-Si cataclysm gradient functional matrix tubular piece, which is prepared by the centrifugal casting process, strengthen particles distribute cataclysm. One obvious character is that in interior tissues the two distinct particles own obvious interface and most of the strengthen particles gather in inner layer of the piece, while there is few in outer layer. Subsequently, hardness and wear-resistance are measured. The results show that the cataclysm distribution of primary Si and Mg2Si lead Rockwall hardness and wear-resistance of the piece to own the parallel cataclysm gradient variation. At last, one moving excursion model of particles in the centrifugal field is discussed and obtained.
Key words：gradient function matrix, Al-Si alloy, centrifugal casting, primary Si, Mg2Si
目 录
中文摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1引 言 1
1.1.1国内外Al-Si合金的应用现状 1
1.1.2颗粒增强金属基复合材料 2
1.2过共晶Al-Si合金的特点 5
1.2.1过共晶Al-Si合金的组织特点 5
1.2.2过共晶Al-Si合金的性能特点 5
1.3梯度功能材料概述 6
1.3.1梯度功能材料的原理 7
1.3.2梯度功能材料的应用 7
1.3.3梯度功能材料的制备 7
1.3.4离心铸造制备梯度功能复合材料研究热点 10
1.4本课题的研究目的与任务 11
2 实验材料与方法 12
2.1实验材料化学成分的设计 12
2.2变质剂的选择 13
2.3熔体杂质的净化处理 15
2.4过共晶Al-Si合金筒状件的制备过程 16
2.4.1铸型转速的确定 16
2.4.2筒状梯度功能制件的工艺制备过程 16
2.5试样检测方法 17
2.5.1微观组织观察 17
2.5.2硬度、耐磨性能检测 18
3 制件组织观察与性能测试结果 20
3.1制件的宏观结构 20
3.1.1离心铸造筒状件的形貌 20
3.1.2筒状制件端部的颗粒偏聚的宏观形貌 21
3.1.3重力浇注下的Al-Si合金铸锭的形貌 21
3.2微观组织结构 22
3.2.1重力浇注下的Al-Si合金的金相组织 22
3.2.2离心浇注的筒状制件金相组织 23
3.3硬度与耐磨性测试结果 25
4 实验结果讨论 28
4.1微观组织结构-机械性能关系分析 28
4.2初晶Si/Mg2Si颗粒偏聚模型 29
5 结论 31
致谢 32
参考文献 33
