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汽车铝硅合金发动机缸套的半固态成形工艺

作　者: 闫质昭
导　师: 袁晓光
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 过共晶铝硅合金半固态缸套模具性能
分类号: TG249.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

过共晶铝硅铁合金具有良好的耐热、耐磨性能,是代替现有汽车发动机缸套的理想材料。但是,过共晶铝硅合金铸件综合性能差,实际使用价值低,制约了铝硅合金的应用。本文采用半固态工艺制备高硅铝合金汽车发动机缸套,使制件在保持原有的耐磨、耐蚀、尺寸稳定、膨胀系数低等优质性能的基础上,提高其综合性能。本文研究了电磁搅拌、二次加热和挤压成形等工艺环节对Al-20Si-3Fe-1Mn-4Cu-1Mg合金组织的影响,并设计了一套符合该工艺的成形模具,通过计算机模拟验证了该工艺的可行性,最终工艺参数为：二次加热温度是580℃,保温1个小时,模具加热温度为400℃,压头压射速度为2m/s,在挤压机上进行成形。实验结果表明：该合金经过电磁搅拌后,合金的片状共晶硅相断裂、长度减小分布也更加均匀；经过二次加热后,组织球化,并有部分液相出现,保证了坯料的流动性,在半固态挤压后,组织发生了显著的变化,粗大的片状和针状初生相消失,尖角钝化,形成较为圆整的近粒状相,尺寸减小；共晶Si相变得细小而且均匀,且圆整化,从外观上看,成形后的制品尺寸达到标准、结构完整、表面质量良好、无明显缺陷。在性能上,制件抗拉强度可达到230.7MPa,延伸率由铸态下0.8%提高到1.6%,硬度可达121HB,具有较好的综合性能,并能够满足缸套性能指标要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-27
  1.1 引言  9
  1.2 硅铝合金的研究现状  9-12
    1.2.1 铝合金的应用  9-11
    1.2.2 铝硅合金存在的问题  11-12
  1.3 半固态成形技术的研究现状  12-20
    1.3.1 半固态成形技术的发展史  12-16
    1.3.2 半固态成形技术工艺及特点  16-19
    1.3.3 半固态挤压参数的选择  19-20
  1.4 金属半固态成形过程的数值模拟  20-25
    1.4.1 模拟技术的研究进展  20-24
    1.4.2 半固态成形过程的数值模拟方法  24-25
  1.5 本课题的研究内容  25-27
第二章发动机缸套的模具设计及半固态挤压过程的数值模拟  27-41
  2.1 半固态铝硅合金缸套的模具设计  27-31
    2.1.1 模具结构设计  28-29
    2.1.2 模具的工作原理  29
    2.1.3 模具结构参数设计  29-31
  2.2 半固态挤压过程中的数值模拟  31-41
    2.2.1 模拟的建立  32-35
    2.2.2 模拟结果分析  35-38
    2.2.3 挤压成形工艺的确定  38-41
第三章实验材料与实验方法  41-47
  3.1 实验材料  41-43
    3.1.1 合金成分的选择  41-42
    3.1.2 实验原料  42-43
  3.2 实验方法  43-45
    3.2.1 合金的熔炼及电磁搅拌  43-44
    3.2.2 二次加热  44
    3.2.3 半固态挤压成形  44-45
  3.3 实验设备  45-46
  3.4 微观组织观察与性能测试  46-47
第四章实验结果与分析  47-56
  4.1 铸态下合金微观组织特征  47-48
  4.2 电磁搅拌后合金微观组织特征  48-50
  4.3 二次加热后合金微观组织特征  50-52
  4.4 半固态成形后合金微观组织特征  52-54
  4.5 合金力学性能测试  54-56
第五章结论  56-57
参考文献  57-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

汽车铝硅合金发动机缸套的半固态成形工艺

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