自润滑高耐磨铝硅合金材料及制备工艺研究

摘要

随着中国加入WTO，汽车工业为适应全球发展规划，对于汽车零件的机械性能、表面质量，成形精度和生产效率有了更高要求，而对生产成本又要限制更苛刻。双向斜板是汽车空调压缩机中驱动活塞往返，实现致冷压缩的一个关键零件。该零件不仅确保在高速旋转下有足够的强度，而且其斜面必须具备很好的耐磨性能和减磨性(低磨擦系数)。 人们在综合提高耐磨性及减磨性(减小摩擦系数)方面的努力一直没有中断过。含Bi过共晶铝硅合金就是人们寻找到的一类合金。该合金在其组织中存在有初生硅晶体硬质点，这种在铝基体上分布着许多硅晶体硬质点，具有很好的耐磨性；另一方面含铋相在摩擦过程中能部分融出，降低材料表面的摩擦系数。因此这种材料具有很好的减磨性及使用寿命，成为制斜板类零件的较理想的选用材料。但是高含量的铋和硅也给该合金的熔铸工艺带来了很大的难度，铋和硅的形态与分布的控制成为了掌握该合金的关键技术。 本论文的目的就是在于开发研制一种具有自主知识产权的高耐磨性与优异减磨性兼顾的自润滑高耐磨过共晶铝硅合金新型合金，并攻克熔炼该合金的关键技术，解决铋和硅的形态与分布的控制。本文对自润滑高耐磨过共晶铝硅合金材料及制备工艺的进行了系统的分析。研究了试验制备自润滑高耐磨过共晶铝硅合金的最佳成分配比及其熔炼工艺，并对于该合金的综合性能尤其是摩擦性能进行对比的分析，取得了规律性认识。 通过研究本论文得到以下结论： 1.快的冷却速度和P+Sr+RE复合变质是控制Si相的关键。2.高的冷却速度是控制Bi相的关键。铸件凝固过程中，冷却速度越大，固相所形成的树枝网络越密集。富铋液体越容易被密集的固相组织所分割和支撑，从而基本消除了在凝固过程中Bi的比重偏析。 3.在摩擦过程中Bi能形成有效的润滑膜，缩短了材料的跑合期，降低了合金在干摩擦过程中的摩擦系数，也改善了材料摩擦性能的稳定性，同时使合金的磨损量及摩擦过程中所产生的摩擦热大大降低。 4.自润滑高耐磨过共晶铝硅合金的最佳成分为加2％～3％Bi，16％～18％Si，3～5％Cu，Max0.5％Mn，Max0.04％Mg，0.6％～0.8％Zn，Max0.5％杂质，其余为Al。 5.熔铸工艺的最佳方案为采用P+RE+Sr复合变质，在760℃时浇注在铜水冷铸型中凝固。 6.试验合金的力学性能(抗拉强度σb为275MPa，硬度HB为128)与A390相当，高于FA2合金。试验合金的自润滑性和耐磨性(摩擦系数为0.3866，磨损量为0.0225g)与FA2相当，且高于A390的摩擦性能。 7.试验合金综合了FA2出色的摩擦性能和A390合金良好的力学性能，可以替代A390合金和FA2合金，成为汽车空调压缩机斜板的理想材料。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章文献综述

第二章研究方案与实验过程

第三章试验结果分析

第四章结束语

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致 谢