热暴露活塞铝合金的显微组织与高温力学性能研究
发布时间：2021-07-28 09:57
活塞是影响柴油发动机性能指标和使用寿命的关键零部件,其需要较高的高温强度、良好的耐磨、耐腐蚀性以及较小的热膨胀系数。当前采用合金化、细晶强化和变质处理等工艺来提高柴油发动机活塞合金的组织与性能,以满足发动机工况要求,但随着升功率提高,活塞合金为了适应更严苛的工况条件需要更高的高温强度和疲劳性能,以满足高功率柴油发动机的工作需求,因此本文针对以上问题采用热暴露处理工艺提高活塞合金的疲劳寿命,模拟活塞实际使用温度条件下合金组织和性能的变化情况,为活塞使用提供可靠的理论依据和设计参数。本文以Al-12.5Si-4Cu-1Mg-2.6Ni新活塞合金为研究对象,分别研究了T6处理以及经过T6+200℃、250℃、300℃、350℃、385℃和425℃热暴露100h后该合金的高温拉伸性能和硬度,选取T6、T6+350℃/100h和T6+425℃/100h热暴露处理三种状态在350℃,应力50MPa,频率80Hz和35Hz、正弦波加载下进行高温高周旋弯疲劳试验。通过Nicon300型光学显微镜、Tescan VEGA·ⅡXMU型扫描电子显微镜和JEM-2010透射电子显微镜分析活塞组织变化规律、疲劳...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
拉伸试样尺寸图
2.2.3 疲劳性能测试本文选用Al-Si-Cu-Mg活塞合金，在裙部取样，如图2.2箭头所指部位，取φ8mm×60mm的试棒；采用 Rumul 高频疲劳试验机进行高温高周旋弯疲劳实验，加工成疲劳试样见图2.3(a)和(b)，在此过程中，材料表面的粗糙度要求较高见图中 2.3(a)所示；本实验采用的是高温高周旋弯疲劳，疲劳实验参数为：在实验温度 350℃，加载应力 50MPa，应力比R=-1，加载频率分别是 80Hz 和 35Hz
取φ8mm×60mm的试棒；采用 Rumul 高频疲劳试验机进行高温高周旋弯疲劳实验，加工成疲劳试样见图2.3(a)和(b)，在此过程中，材料表面的粗糙度要求较高见图中 2.3(a)所示；本实验采用的是高温高周旋弯疲劳，疲劳实验参数为：在实验温度 350℃，加载应力 50MPa，应力比R=-1，加载频率分别是 80Hz 和 35Hz，使用正弦波加载下进行疲劳试验。图 2.2 活塞合金实体图图 2.3 疲劳试样加工尺寸图(a)疲劳试样尺寸图 (b)疲劳试样实体图2.2.4 宏观断口扫描分析通过 VeGA.ⅡXMU 扫描电子显微镜观察对比不同热暴露温度下的宏观断口形貌特征，分析其断裂特点，对疲劳源，扩展区和瞬断区进行分析，以确定 Al-Si 活塞合金在高周疲劳加载条件下裂纹萌生和扩展的特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料活塞烧蚀研究[J]. 秦朝举,张卫正,原彦鹏,宋立业. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[2]某柴油机活塞裙开裂失效分析[J]. 闫富华,王辉,于彦峰,赵彦斌,薛静,齐丽娜. 热加工工艺. 2017(15)
[3]新型碳/铝活塞复合材料的性能分析[J]. 谢祥辉,潘晓涛,程永奇,孙友松,刘杰,曾国勋. 热加工工艺. 2017(08)
[4]挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响[J]. 李润霞,刘兰吉,史原脊,孙菊,张立军,郑黎,于宝义. 铸造. 2017(04)
[5]陶瓷纤维铝基复合材料在铝合金活塞燃烧室喉口的应用[J]. 徐涛,徐云庆,赵旭东,宋树峰. 内燃机与配件. 2016(04)
[6]新型活塞铝基复合材料设计与制备[J]. 刘翠,吴贺贺,刘海龙. 科技与企业. 2015(18)
[7]热暴露对2B25-T3511铝合金力学性能及显微组织的影响[J]. 吴秀亮,汝继刚,李超,李惠曲,伊琳娜,王亮. 轻合金加工技术. 2014(07)
[8]热暴露对新型铝基活塞合金组织和性能的影响[J]. 杨伟,李建平,夏峰,杨通,杨忠. 铸造. 2012(03)
[9]使役条件下热暴露对2124-T851铝合金显微组织与性能的影响[J]. 郭加林,尹志民,沈凯,彭小芒,王华. 中南大学学报(自然科学版). 2009(04)
[10]热暴露对7475-T7351铝合金组织与性能的影响[J]. 彭小芒,尹志民,陈军,沈凯,郭加林,王华. 中国有色金属学报. 2008(10)
硕士论文
[1]活塞用Al-Si-Cu铝合金的高温疲劳行为[D]. 马荻.沈阳工业大学 2016
[2]新型铸造铝基合金热暴露组织与疲劳性能研究[D]. 杨伟.西安工业大学 2012
[3]高强耐热铝合金的热稳定性与疲劳性能研究[D]. 卢致宇.西安工业大学 2011
[4]高功率柴油机活塞可靠性分析及试验研究[D]. 郭金宝.山东大学 2007
[5]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
本文编号：3307700
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
拉伸试样尺寸图
2.2.3 疲劳性能测试本文选用Al-Si-Cu-Mg活塞合金，在裙部取样，如图2.2箭头所指部位，取φ8mm×60mm的试棒；采用 Rumul 高频疲劳试验机进行高温高周旋弯疲劳实验，加工成疲劳试样见图2.3(a)和(b)，在此过程中，材料表面的粗糙度要求较高见图中 2.3(a)所示；本实验采用的是高温高周旋弯疲劳，疲劳实验参数为：在实验温度 350℃，加载应力 50MPa，应力比R=-1，加载频率分别是 80Hz 和 35Hz
取φ8mm×60mm的试棒；采用 Rumul 高频疲劳试验机进行高温高周旋弯疲劳实验，加工成疲劳试样见图2.3(a)和(b)，在此过程中，材料表面的粗糙度要求较高见图中 2.3(a)所示；本实验采用的是高温高周旋弯疲劳，疲劳实验参数为：在实验温度 350℃，加载应力 50MPa，应力比R=-1，加载频率分别是 80Hz 和 35Hz，使用正弦波加载下进行疲劳试验。图 2.2 活塞合金实体图图 2.3 疲劳试样加工尺寸图(a)疲劳试样尺寸图 (b)疲劳试样实体图2.2.4 宏观断口扫描分析通过 VeGA.ⅡXMU 扫描电子显微镜观察对比不同热暴露温度下的宏观断口形貌特征，分析其断裂特点，对疲劳源，扩展区和瞬断区进行分析，以确定 Al-Si 活塞合金在高周疲劳加载条件下裂纹萌生和扩展的特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]硼酸铝晶须增强铝硅基复合材料活塞烧蚀研究[J]. 秦朝举,张卫正,原彦鹏,宋立业. 哈尔滨工程大学学报. 2018(01)
[2]某柴油机活塞裙开裂失效分析[J]. 闫富华,王辉,于彦峰,赵彦斌,薛静,齐丽娜. 热加工工艺. 2017(15)
[3]新型碳/铝活塞复合材料的性能分析[J]. 谢祥辉,潘晓涛,程永奇,孙友松,刘杰,曾国勋. 热加工工艺. 2017(08)
[4]挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响[J]. 李润霞,刘兰吉,史原脊,孙菊,张立军,郑黎,于宝义. 铸造. 2017(04)
[5]陶瓷纤维铝基复合材料在铝合金活塞燃烧室喉口的应用[J]. 徐涛,徐云庆,赵旭东,宋树峰. 内燃机与配件. 2016(04)
[6]新型活塞铝基复合材料设计与制备[J]. 刘翠,吴贺贺,刘海龙. 科技与企业. 2015(18)
[7]热暴露对2B25-T3511铝合金力学性能及显微组织的影响[J]. 吴秀亮,汝继刚,李超,李惠曲,伊琳娜,王亮. 轻合金加工技术. 2014(07)
[8]热暴露对新型铝基活塞合金组织和性能的影响[J]. 杨伟,李建平,夏峰,杨通,杨忠. 铸造. 2012(03)
[9]使役条件下热暴露对2124-T851铝合金显微组织与性能的影响[J]. 郭加林,尹志民,沈凯,彭小芒,王华. 中南大学学报(自然科学版). 2009(04)
[10]热暴露对7475-T7351铝合金组织与性能的影响[J]. 彭小芒,尹志民,陈军,沈凯,郭加林,王华. 中国有色金属学报. 2008(10)
硕士论文
[1]活塞用Al-Si-Cu铝合金的高温疲劳行为[D]. 马荻.沈阳工业大学 2016
[2]新型铸造铝基合金热暴露组织与疲劳性能研究[D]. 杨伟.西安工业大学 2012
[3]高强耐热铝合金的热稳定性与疲劳性能研究[D]. 卢致宇.西安工业大学 2011
[4]高功率柴油机活塞可靠性分析及试验研究[D]. 郭金宝.山东大学 2007
[5]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
本文编号：3307700
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