用于汽车活塞的原位功能梯度铝复合材料



用于汽车活塞的原位功能梯度铝复合材料

功能梯度材料是先进的工程材料，可实现工程组件的特定位置属性。该材料具有在一个方向上的微观结构和性能渐变特点，即可增强和明确在一个控制微观结构中的具体功能，材料的性能和功能也呈现梯度变化，因此其广泛应用于腐蚀和温度变化较大的环境。

通过采用原位功能梯度的基于硅增强A390陶瓷复合材料的离心铸造技术，使产品在特定位置获得改进的热力学性能。通过设计和制造该活塞模具，获得朝向活塞头部的主富硅区。将功能梯度材料与镁元素合成，则可以获得具有垂直沿着活塞头部到活塞裙部中微观结构，以及化学、力学、热和摩擦特性。与铸造活塞进行比较，该功能梯度原位材料活塞微观结构和化学成分分析显示出从活塞头部到活塞裙部硅成分的分布情况，产生一个朝向活塞头部的硬度区域。磨损测试显示，该材料活塞头的磨损性能有所提高。这表明，原位功能梯度铝基复合材料用于发动机活塞可有效提高耐磨损性能、强度，同时使活塞在高温高压环境下具有较好的适应性。

采用立式离心铸造工艺制造原位功能梯度铝复合材料的活塞，对初级硅富集区和共晶硅富集区进行观察。高浓度的初级硅粒子可增强活塞头部性能，镁元素提高了镁铝合金的性能，离心铸造工艺可提高产品的硬度、耐热性和耐磨损性能。

刊名：Materials & Design（英）

刊期：2015年第25期

作者：A.G. Arsha et al

编译：孙坚