内燃机活塞用稀土共晶Al―Si合金中稀土加入量的试验研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

· 73·2 混合稀土含量对共晶 .Si合金线膨胀系数的影响内燃机活塞在高温下工作，对尺寸的稳定性有严格要求，线膨胀系数就是评价活塞体积稳定性的- 个主要指标。低的线膨胀系数使活塞不会咬缸”，并可减蓄塞与汽缸壁之间隙，从而减少漏气损失，达到了节能环保的效果。本试验通过添加混合稀土以降低铝硅合金线膨胀系数，研究了不同混合稀土加入量对铝硅合金线膨胀系数的影响。为了数据对比的可靠性，宏观上我们仍然严格控制各种元素的加入量，严格控制每炉合金的熔炼工艺条件，采用相同的变质处理和热处理工艺，尽量避免外在过程因素对合金性能的影响。试验样品采用进行力学性能测试所浇铸的试样合金，实验结果如表 3。

表3 试验合金线膨胀系数的测试结果从试验结果可以看出，共晶铝硅合金加入混合稀土元素后，可在-定程度上降低线膨胀系数，并随着稀土的加入量的增加而降低。根据资料显示，铝在 20-100C时线膨胀系数为 23.6×10～/C、而稀土元素线膨胀系数 比铝小得多，在 25-400C时，Ce、La、Pr的线膨胀系数分别为6.72×10～/0(2、7.6×10-/C、8.5×10～/C，铝合金中加入稀土元素，由于稀土元素自身的线膨胀系数较低，从而降低了铝硅合金的线膨胀系数。在试验所选择的稀土添加量范围内，混合稀土加入量大，合金材料的线膨胀系数低，但根据合金材料的力学性能研究显示，过高的稀土加入量会降低合金的抗拉强度和硬度，因此应综合考虑各项性能指标，选择优化的稀土加入量。

3 混合稀土对共晶 .Si合金磨损性能的影响耐磨性能测定采用 GB/T 12444-2006标准，在MM-200型高速环块磨损试验机上进行干摩擦。

试验采用环块对磨方法，试样尺寸采用 12.32×l2.32×19.05标准试块。对磨材料为 GCrl5钢，试验载荷 49N，磨损时 间 30 min，对磨环转速 200r/min。试样在试验条件下的磨损率用下式计算：rnVu式中： - 磨损率，m ·N～·mm- 磨损量，g- 试样磨损前质量，gP- 载荷，N试样体积，m- 相对磨损距离，m磨损率 /Z表示单位载荷单位磨损距离情况下试验的体积磨损。对稀土含量为 1.0%左右的铝硅合金试样进行了干磨损试验，为了对比，对 ZL109合金也进行了磨损试验，磨损试验结果如表 4所示。

表4 干磨擦条件下合金样品磨损率样品名称 磨损率 u，1×10 m ·N～ -mZL1O9RE-AS42.7081.25从表中可以看出，稀土含量为 1.0%左右的 RE- AS4铝硅合金的磨损率为 1.25×10 x 13 -N· m ～，要低于 ZL109的磨损率。

试验扣除外部因素对结果的影响，发现合金耐磨性的高低撒于合金的硬度、si相形态和分布等因素。-般来说，合金中 si相的尺寸越小，分布越均匀，则其耐磨性能也越好。铝硅合金中稀土的加入，起到了变质和强化的作用，从而使稀土铝硅合金的耐磨性增强。

因此，通过以上的研究，制定合适的稀土添加量是获取高强度、低膨胀系数铝硅合金材料的关键因素之-。本项 目获得的优化的稀土添加量为 l%，使本项目研制的稀土共晶铝硅合金获得了优良的机械性能。