用于汽車活塞的原位功能梯度鋁復合材料

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用于汽車活塞的原位功能梯度鋁復合材料

功能梯度材料是先進的工程材料，可實現(xiàn)工程組件的特定位置屬性。該材料具有在一個方向上的微觀結(jié)構(gòu)和性能漸變特點，即可增強和明確在一個控制微觀結(jié)構(gòu)中的具體功能，材料的性能和功能也呈現(xiàn)梯度變化，因此其廣泛應(yīng)用于腐蝕和溫度變化較大的環(huán)境。

通過采用原位功能梯度的基于硅增強A390陶瓷復合材料的離心鑄造技術(shù)，使產(chǎn)品在特定位置獲得改進的熱力學性能。通過設(shè)計和制造該活塞模具，獲得朝向活塞頭部的主富硅區(qū)。將功能梯度材料與鎂元素合成，則可以獲得具有垂直沿著活塞頭部到活塞裙部中微觀結(jié)構(gòu)，以及化學、力學、熱和摩擦特性。與鑄造活塞進行比較，該功能梯度原位材料活塞微觀結(jié)構(gòu)和化學成分分析顯示出從活塞頭部到活塞裙部硅成分的分布情況，產(chǎn)生一個朝向活塞頭部的硬度區(qū)域。磨損測試顯示，該材料活塞頭的磨損性能有所提高。這表明，原位功能梯度鋁基復合材料用于發(fā)動機活塞可有效提高耐磨損性能、強度，同時使活塞在高溫高壓環(huán)境下具有較好的適應(yīng)性。

采用立式離心鑄造工藝制造原位功能梯度鋁復合材料的活塞，對初級硅富集區(qū)和共晶硅富集區(qū)進行觀察。高濃度的初級硅粒子可增強活塞頭部性能，鎂元素提高了鎂鋁合金的性能，離心鑄造工藝可提高產(chǎn)品的硬度、耐熱性和耐磨損性能。

刊名：Materials & Design（英）

刊期：2015年第25期

作者：A.G. Arsha et al

編譯：孫堅