活塞用高碳—石墨/铝复合材料性能检测及制备初探

发布时间：2021-06-06 11:32

　　随着内燃机向轻量化、大功率、低油耗、低排放、长寿命方面发展,对活塞材料的性能提出更高的要求,因此开发新型活塞材料以适应不同工作状态和工作环境是一种新的发展趋势。石墨/铝复合材料兼具了石墨及铝合金材料的性能特点,具有自润滑性、摩擦系数小、导热性能好、热膨胀系数小等优点,是一种优良的活塞材料。本研究对国外某活塞用高碳-石墨/铝复合材料的组织成分、物理性能、摩擦磨损性能进行检测与性能分析,测试结果表明：该高碳-石墨/铝复合材料组织均匀致密、石墨含量高达53.3%、导热系数为135w（m·k）-、热膨胀系数为7.2×10-6/℃、摩擦系数为0.2。并且高碳-石墨/铝复合材料的室温抗压强度达到240Mpa、抗弯强度为138MPa。与传统的铝合金活塞材料ZL105相比,高碳-石墨/铝复合材料密度减少了20%、热膨胀系数降低66%、导热系数减小10%,具有良好的减摩耐磨性能及尺寸稳定性。目前石墨/铝复合材料的制备工艺的铸造法、真空压力浸渗法等液相法,由于石墨与铝润湿性差且密度差异大,采用液相法难于制备出石墨含量高且分布均匀的石墨/铝复合材料。而粉末冶金法制备复合材料时,组元材料的含量可以根据需要进行... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 活塞材料及其国内外研究现状
    1.3 石墨/铝复合材料制备方法
        1.3.1 液相法
        1.3.2 粉末冶金法
    1.4 活塞的加工方法
    1.5 课题来源及研究的主要内容
第二章 高碳-石墨/铝复合材料检测及分析
    2.1 组织成分分析
        2.1.1 金相分析
        2.1.2 成分分析
        2.1.3 物相分析
    2.2 物理性能分析
    2.3 摩擦磨损性能分析
        2.3.1 摩擦系数
        2.3.2 磨损率
        2.3.3 载荷、速度对摩擦副表面温度影响
        2.3.4 磨损表面形貌与磨损机制
    2.4 力学性能分析
        2.4.1 硬度
        2.4.2 抗压强度
        2.4.3 抗弯强度
    2.5 本章小结
第三章 实验条件与研究方法
    3.1 实验材料
    3.2 试样制备工艺过程及原理
        3.2.1 材料前处理
        3.2.2 混料
        3.2.3 压制
        3.2.4 烧结
    3.3 性能测试与分析
        3.3.1 复合材料的密度测定
        3.3.2 硬度测试
        3.3.3 显微组织与物相分析
        3.3.4 导热系数测定
        3.3.5 室温压缩实验
        3.3.6 摩擦磨损实验
第四章 石墨/铝复合材料粉末冶金成形及其性能分析
    4.1 复合材料密度研究
        4.1.1 压制压力对生坯致密度的影响
        4.1.2 烧结工艺对复合材相对密度影响
        4.1.3 生坯密度分布
    4.2 复合材料弹性后效研究
    4.3 复合材料组织结构分析
        4.3.1 物相分析
        4.3.2 金相分析
    4.4 复合材料导热性能分析
    4.5 复合材料摩擦磨损性能分析
        4.5.1 摩擦实验条件
        4.5.2 石墨含量对摩擦磨损影响
        4.5.3 载荷对摩擦系数影响
        4.5.4 转速对摩擦系数影响
        4.5.5 磨损表面形貌及磨损机制
    4.6 复合材料抗压强度分析
    4.7 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]内燃机活塞材料及其强化工艺研究现状与展望[J]. 陈艳,唐前鹏.  热加工工艺. 2013(14)
[2]铝合金活塞材料的研发与应用进展[J]. 陈琪云.  合肥学院学报(自然科学版). 2012(03)
[3]粉末锻造技术与应用进展[J]. 郭彪,葛昌纯,张随财,张宇.  粉末冶金工业. 2011(03)
[4]新型活塞材料的研究[J]. 刘怀喜,高琳,马润香.  热加工工艺. 2011(04)
[5]重力铸造陶瓷纤维局部增强铝合金活塞的研究[J]. 孙晓.  内燃机与配件. 2010(Z1)
[6]用粉末冶金法制备CfAl复合材料研究[J]. 钟涛生,邹伟,付求涯.  热处理. 2009(06)
[7]Thermal expansion and mechanical properties of high reinforcement content SiCp/Cu composites fabricated by squeeze casting technology[J]. 陈国钦,修子扬,孟松鹤,武高辉,朱德志.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009(S3)
[8]内燃机活塞材料的研究进展[J]. 陈长江,王渠东,尹冬弟,丁文江.  材料导报. 2009(15)
[9]粉末冶金铝合金的研究现状和发展趋势[J]. 张春芝,边秀房.  特种铸造及有色合金. 2008(S1)
[10]汽车发动机活塞设计的现状及发展趋势[J]. 李鹏.  汽车工艺与材料. 2008(01)

硕士论文
[1]活塞用新型铝合金和SiCp/Al复合材料的疲劳行为研究[D]. 王立东.西安工业大学 2006
[2]粉末成形过程的计算机模拟[D]. 周洁.昆明理工大学 2005



本文编号：3214298