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構和性能漸變特點，即可增強和明確在一個控制微觀結構中的具體功能，材料的性能和功能也呈現梯度變化，因此其廣泛應用于腐蝕和溫度變化較大的環境。

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，使產品在特定位置獲得改進的熱力學性能。通過設計和制造該活塞模具，獲得朝向活塞頭部的主富硅區。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構，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構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，產生一個朝向活塞頭部的硬度區域。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境下具有較好的適應性。

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，對初級硅富集區和共晶硅富集區進行觀察。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