高硅铝合金气缸套材料制备及力学性能研究
发布时间：2023-03-18 14:48
微耕机是西南丘陵山地常用的耕作机器,但是由于我国设施农业水平较低,土地平整度较差,在耕作过程中,微耕机的内燃机常出现各种问题。尤其是微耕机常用的单缸风冷柴油机,由于散热性较差、动力输出变化大,常出现拉缸、过度磨损、烧机油、冒黑烟等现象,严重制约了微耕机的使用效率。针对微耕机单缸柴油机的这些问题,本研究拟探索一种新型、轻量化、高耐磨、高导热、与其缸体匹配良好的气缸套材料及制备方法。该气缸套以成本相对低廉的过共晶Al-Si合金为原材料,以工艺参数易于控制的电磁离心铸造制备成形。利用电磁离心复合力场的分离、细化功能,将初晶Si颗粒偏聚在气缸套的内层或外层区域,形成初晶Si颗粒局部具有高体积分数、细化并均匀分布的梯度复合材料气缸套。利用初晶Si颗粒的高硬度、高耐磨特性以及铝合金高导热的特点,提高气缸套的耐磨性及散热性,改善单缸风冷柴油机的性能。为此,论文主要开展了如下研究与工作:(1)单一初晶Si颗粒增强的铝梯度复合材料的研究。本部分是以Al-19Si高硅铝合金为试验对象,在原单一离心铸造的基础上添加电磁场开展研究。研究发现,施加电磁场后,随磁场强度的增大,初晶Si颗粒得到明显的细化,其平均粒...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.文献综述
1.1 微耕机内燃机的发展现状
1.2 高硅铝合金的特性
1.3 气缸套的发展及国内外现状
1.3.1 气缸套材料与工艺发展现状
1.3.2 铝硅合金气缸套的国内外现状
1.4 离心铸造气缸套梯度材料的原理及发展
1.4.1 离心铸造
1.4.2 电磁离心铸造
2.绪论
2.1 试验研究目的及意义
2.1.1 研究目的
2.1.2 研究的意义
2.2 研究内容
2.3 研究路线
3.试验研究设备及制样方法
3.1 试验设备
3.1.1 熔炼及浇注设备
3.1.2 电磁离心成型设备
3.1.3 组织观察设备
3.1.4 硬度、摩擦磨损和拉伸设备
3.2 组织观察试样制备
3.2.1 宏观试样制备
3.2.2 微观组织试样制备
3.3 力学性能试样制备
3.3.1 硬度试样制备测试方法
3.3.2 摩擦磨损试样制备测试方法
3.3.3 拉伸试样制备测试方法
4.单独初晶Si颗粒增强的铝梯度材料研究
4.1 试样制备
4.1.1 试验材料
4.1.2 工艺流程
4.1.3 试验参数控制
4.2 试样宏观形貌
4.3 微观组织特征
4.3.1 磁场对初晶Si颗粒的细化
4.3.2 磁场对α-Al枝晶的影响
4.3.3 初晶颗粒的大小变化
4.4 初晶Si、α-Al细化分析
4.5 本章小结
5.初晶Si、Mg2Si颗粒内层增强的铝梯度材料研究
5.1 试样制备
5.1.1 试验材料
5.1.2 工艺流程
5.1.3 试验参数控制
5.2 试样宏观形貌
5.3 微观组织特征
5.3.1 初晶颗粒分布特征
5.3.2 磁场对组织形貌的影响
5.3.3 转速对组织形貌的影响
5.4 初晶Si、Mg2Si运动成形分析
5.5 宏观缺陷分析
5.6 本章小结
6.初晶Si、NiAl3 颗粒外层增强的铝梯度材料研究
6.1 试样制备
6.1.1 Al-Si-Ni合金成分选择
6.1.2 试验材料
6.1.3 工艺流程
6.1.4 试验参数控制
6.2 宏观组织形貌
6.3 微观组织特征
6.3.1 初晶颗粒的细化效果
6.3.2 初晶颗粒的演变特征
6.3.3 转速对初晶颗粒分布的影响
6.4 初晶颗粒的分离、细化分析
6.4.1 初晶颗粒的分离
6.4.2 初晶颗粒的细化
6.5 本章小结
7.Al-15Si-6Ni合金气缸套毛坯的力学性能研究
7.1 硬度测试与分析
7.1.1 显微硬度测试
7.1.2 宏观硬度测试
7.1.3 硬度对比分析
7.2 摩擦磨损性能测试与分析
7.2.1 载荷对摩擦磨损的影响
7.2.2 不同材料的摩擦磨损结果
7.2.3 摩擦系数的变化
7.2.4 磨损量的变化趋势
7.2.5 摩损形貌观察
7.2.6 磨损方式的探讨
7.3 拉伸测试与分析
7.3.1 试验结果分析
7.3.2 拉伸断口形貌
7.3.3 拉伸断裂方式的探讨
7.4 本章小结
8.总结
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
致谢
在学期间所发表的文章
本文编号：3763333
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.文献综述
1.1 微耕机内燃机的发展现状
1.2 高硅铝合金的特性
1.3 气缸套的发展及国内外现状
1.3.1 气缸套材料与工艺发展现状
1.3.2 铝硅合金气缸套的国内外现状
1.4 离心铸造气缸套梯度材料的原理及发展
1.4.1 离心铸造
1.4.2 电磁离心铸造
2.绪论
2.1 试验研究目的及意义
2.1.1 研究目的
2.1.2 研究的意义
2.2 研究内容
2.3 研究路线
3.试验研究设备及制样方法
3.1 试验设备
3.1.1 熔炼及浇注设备
3.1.2 电磁离心成型设备
3.1.3 组织观察设备
3.1.4 硬度、摩擦磨损和拉伸设备
3.2 组织观察试样制备
3.2.1 宏观试样制备
3.2.2 微观组织试样制备
3.3 力学性能试样制备
3.3.1 硬度试样制备测试方法
3.3.2 摩擦磨损试样制备测试方法
3.3.3 拉伸试样制备测试方法
4.单独初晶Si颗粒增强的铝梯度材料研究
4.1 试样制备
4.1.1 试验材料
4.1.2 工艺流程
4.1.3 试验参数控制
4.2 试样宏观形貌
4.3 微观组织特征
4.3.1 磁场对初晶Si颗粒的细化
4.3.2 磁场对α-Al枝晶的影响
4.3.3 初晶颗粒的大小变化
4.4 初晶Si、α-Al细化分析
4.5 本章小结
5.初晶Si、Mg2Si颗粒内层增强的铝梯度材料研究
5.1 试样制备
5.1.1 试验材料
5.1.2 工艺流程
5.1.3 试验参数控制
5.2 试样宏观形貌
5.3 微观组织特征
5.3.1 初晶颗粒分布特征
5.3.2 磁场对组织形貌的影响
5.3.3 转速对组织形貌的影响
5.4 初晶Si、Mg2Si运动成形分析
5.5 宏观缺陷分析
5.6 本章小结
6.初晶Si、NiAl3 颗粒外层增强的铝梯度材料研究
6.1 试样制备
6.1.1 Al-Si-Ni合金成分选择
6.1.2 试验材料
6.1.3 工艺流程
6.1.4 试验参数控制
6.2 宏观组织形貌
6.3 微观组织特征
6.3.1 初晶颗粒的细化效果
6.3.2 初晶颗粒的演变特征
6.3.3 转速对初晶颗粒分布的影响
6.4 初晶颗粒的分离、细化分析
6.4.1 初晶颗粒的分离
6.4.2 初晶颗粒的细化
6.5 本章小结
7.Al-15Si-6Ni合金气缸套毛坯的力学性能研究
7.1 硬度测试与分析
7.1.1 显微硬度测试
7.1.2 宏观硬度测试
7.1.3 硬度对比分析
7.2 摩擦磨损性能测试与分析
7.2.1 载荷对摩擦磨损的影响
7.2.2 不同材料的摩擦磨损结果
7.2.3 摩擦系数的变化
7.2.4 磨损量的变化趋势
7.2.5 摩损形貌观察
7.2.6 磨损方式的探讨
7.3 拉伸测试与分析
7.3.1 试验结果分析
7.3.2 拉伸断口形貌
7.3.3 拉伸断裂方式的探讨
7.4 本章小结
8.总结
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
致谢
在学期间所发表的文章
本文编号：3763333
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