鑄態(tài)和T6熱處理Al-Si-Cu-Ni-Ce-Cr鑄造耐熱鋁合金的組織和力學(xué)性能

鑄造耐熱鋁合金可應用在兵器、船舶、航空航天和汽車(chē)等領(lǐng)域[1] 用鑄造鋁合金來(lái)替代鑄鐵制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機，可減輕自身重量并顯著(zhù)提高燃油的效率[2,3,4,5,6] 在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的部件中，100%的活塞、85%的進(jìn)氣管和75%的氣缸蓋的制造都使用鋁合金[7,8,9] 目前傳統的鑄造鋁合金的高溫性能已經(jīng)接近極限，不能滿(mǎn)足汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的發(fā)展需要 例如，使用在250~400℃高溫環(huán)境中作為發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵部件的活塞[10]，承受著(zhù)20~300℃的熱疲勞作用 這就要求，在保證活塞合金室溫強度的條件下盡可能提高其高溫性能 鑄造Al-Si系耐熱合金有良好的鑄造性能、較高的耐磨性和易加工等特點(diǎn)，可用于制造活塞 齊廣慧等[11]研究了二元Al-Si合金的力學(xué)性能與顯微結構的關(guān)系，發(fā)現Sr變質(zhì)的二元Al-Si合金的力學(xué)性能在共晶點(diǎn)附近達到最大值，近共晶成分的Al-Si合金具有良好的綜合性能 但是由于其高溫性能有限，需要進(jìn)行合金化提高以其高溫性能 添加Cu、Ni、Mg等元素形成Al3Ni、Al7Cu4Ni、Al3CuNi、Al9FeNi等熱穩定性較好的金屬間化合物，可提高Al-Si合金的高溫性能 王憲芬等[12]研究了Al-Si-Cu-Ni-Mg活塞鋁合金的組織和性能，發(fā)現在合金中生成了Al3Ni、Al7Cu4Ni、Al3CuNi等金屬間化合物 Li Y等[13]研究了Al3Ni、Al7Cu4Ni、Al3CuNi三種富Ni相的特性，發(fā)現Al3CuNi的高溫穩定性最好，有利于提高其高溫性能 Yang Y等[14]研究了不同Cu含量的Al-Si-Cu-Ni-Mg活塞鋁合金中富Ni相的演化，發(fā)現隨著(zhù)Cu含量的提高組織中呈網(wǎng)狀與半網(wǎng)狀的Al7Cu4Ni、Al3CuNi相逐漸增多，使其高溫性能顯著(zhù)提高 其原因是，Ni在A(yíng)l-Si-Cu-Ni-Mg活塞鋁合金中主要以Al3Ni、Al7Cu4Ni和Al3CuNi的形式存在，其中網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀的Al7Cu4Ni、Al3CuNi相最有利于提高其高溫性能 另外，過(guò)渡族元素Mn、Cr、Ti、Zr、V等可與鋁生成熔點(diǎn)較高、再結晶溫度也較高的包晶和共晶系組織，也可與合金中的其他元素生成強化相 例如：在合金中加入微量的Ti、Zr、V可生成穩定性較高的Al3X相，作為異質(zhì)形核核心細化晶粒；同時(shí)，還可與其他元素生成強化相使合金的室溫和高溫性能提高 微量Mn可將針狀β-Al5FeSi