电脉冲孕育处理对Al-Si基活塞合金组织和性能的影响

发布时间：2017-09-20 10:42

  本文关键词：电脉冲孕育处理对Al-Si基活塞合金组织和性能的影响

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【摘要】：本文以Al-Si基活塞合金为研究对象，以电脉冲处理（Electric Pulse Modification，EPM）为主要手段，分别对富钛和富镍Al-Si活塞合金熔体施加电脉冲处理，讨论脉冲参数对合金凝固组织和性能的影响，确定最优脉冲参数；同时，在最佳电脉冲孕育处理参数条件下制备富镍Al-Si活塞合金，并对其进行热处理（T6），研究不同时效工艺对合金中高温相及力学性能的影响。 结果表明：在富钛Al-Si活塞合金中，脉冲频率对合金凝固组织和性能影响效果最显著，当脉冲参数为300V、8Hz、30s时，合金凝固组织中各相的分布最为均匀，弥散度最高，显微硬度升至143.45HV，，较未电脉冲处理时提高了14.2%；在富镍Al-Si活塞合金中，当脉冲参数为300V、5Hz、30s时，富镍高温相尺寸细小，分布均匀，显微硬度和高温抗拉强度分别提高到144.56HV和69.88MPa，分别提高了9.41%和17.5%；经过电脉冲孕育处理后的富镍Al-Si活塞合金，在单级时效过程中，电脉冲处理可以显著减少时效时间，在160℃时效时间2h时即达到时效峰值，显微硬度达到167.62HV，提高了26.87%；在三级时效过程中，当经过160℃、2h+170℃、2h时效时，合金的显微硬度达到峰值，且经过电脉冲预处理后合金的显微硬度峰值较未电脉冲处理时提高4.32HV；此外，未经过电脉冲处理的富镍Al-Si活塞合金在单级和三级时效工艺中，合金的显微硬度时效峰值基本相同，而对经过电脉冲预处理后的富镍Al-Si活塞合金，经多级时效后合金中基体位错线数目增加，脱溶相与母相完全共格，合金的显微硬度峰值增幅明显，达到174HV。
【关键词】：Al-Si活塞 高温相 时效 电脉冲处理 显微硬度
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 发动机活塞概述9-11
• 1.1.1 活塞材料简介9
• 1.1.2 活塞结构9-10
• 1.1.3 活塞材料性能要求10-11
• 1.2 Al-Si 活塞合金的处理技术及强化机制11-17
• 1.2.1 Al-Si 活塞合金简介11
• 1.2.2 Al-Si 合金的变质技术及变质机理11-13
• 1.2.3 Al-Si 合金的细化处理技术及细化机理13-14
• 1.2.4 Al-Si 合金的强化机制14-15
• 1.2.5 Ni 对铝合金组织和性能影响15-16
• 1.2.6 Ti 对铝合金组织和性能影响16
• 1.2.7 其他合金元素对铝合金组织和性能影响16-17
• 1.3 电脉孕育冲处理技术及应用17-18
• 1.3.1 电脉冲研究简介17
• 1.3.2 电脉冲孕育处理技术在金属凝固过程中的应用17-18
• 1.3.3 国内外电脉冲孕育处理技术的发展现状18
• 1.4 论文选题意义18
• 1.5 研究内容及创新点18-20
• 2 实验方法与过程20-25
• 2.1 实验材料与设备20
• 2.1.1 实验材料20
• 2.1.2 实验设备20
• 2.2 实验方法与过程20-24
• 2.3 性能检测24-25
• 2.3.1 硬度的测定24
• 2.3.2 高温抗拉强度测定24
• 2.3.3 扫描电镜及能谱分析24
• 2.3.4 XRD 分析24
• 2.3.5 透射电镜（TEM）分析24-25
• 3 电脉冲处理对富钛 Al-Si 活塞合金组织和性能的影响25-36
• 3.1 脉冲频率对富钛 Al-Si 合金凝固组织及性能的影响25-28
• 3.2 脉冲时间对富钛 Al-Si 合金凝固组织及性能的影响28-31
• 3.3 脉冲电压对富钛 Al-Si 合金凝固组织及性能的影响31-34
• 3.4 电脉冲作用机理34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 脉冲频率对富镍 Al-Si 活塞合金组织和性能的影响36-42
• 4.1 脉冲频率对 Al-Si 多元活塞合金组织细化和生长方式影响36-39
• 4.2 电脉冲处理对 Al-Si 多元活塞合金元素分布与性能影响39-40
• 4.3 富镍 Al-Si 活塞合金的高温强度40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 5 固溶时效对电脉冲预处理富镍 Al-Si 活塞合金组织和性能的影响42-55
• 5.1 单级时效对富镍 Al-Si 活塞合金组织和性能的影响42-46
• 5.1.1 单级时效对富镍 Al-Si 活塞合金组织的影响42-43
• 5.1.2 单级时效对富镍 Al-Si 活塞合金性能的影响43-46
• 5.2 三级时效对富镍 Al-Si 活塞合金组织和性能的影响46-53
• 5.2.1 三级时效对富镍 Al-Si 活塞合金组织的影响46-48
• 5.2.2 三级时效对富镍 Al-Si 活塞合金性能的影响48-52
• 5.2.3 电脉冲孕育处理的富镍 Al-Si 活塞合金熔体的形核模型52-53
• 5.3 本章小结53-55
• 6 结论55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60

【参考文献】

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本文编号：887596