用于发动机的高性能铈铝合金

用于发动机的高性能铈铝合金

汽车轻量化是解决汽车燃油消耗、交通安全和环境污染的有效方法。各汽车制造商都在采用轻量化的材料替代原本的钢合金材料，以实现汽车的轻量化，如采用轻质的铝合金材料替代原本的铸铁材料进行发动机的制造。另外，各种先进的技术（如涡轮增压技术等）应用在汽车上，以提高燃油效率。而涡轮增压技术的应用将使缸内压力、温度增高，但传统铸造铝合金在高温下的力学性能较差，使得轻量化材料与先进技术之间存在不兼容性。对此，提出了一种可用于发动机的高性能铝合金，其可以很好地解决该问题。

在高温下，铝合金材料力学性能的下降主要原因是由于传统铝合金材料中的杂质较多。因此，研究在铝合金材料中加入一定量的稀土元素铈，因为铈可以提高铝合金材料的纯度，填补表层缺陷，细化铝合金内部晶粒。对这种高性能铈铝合金进行了试验。试验采用P1020铝合金材料，在其中分别加入质量分数6%、8%、10%、12%和16%的商业纯铈金属，制成试样。在光学显微镜下，观察不同质量分数铈铝合金样品的微观结构，结果发现随着铈质量分数的增加，铈铝合金微观结构的复杂度也不断增加。在750℃下，对铈铝合金试样进行了力学性能试验。试验结果表明：质量分数12%的铈铝合金的拉伸强度最高（132MPa），而质量分数16%的铈铝合金的弯曲强度最高（78MPa），远高于传统铝合金材料的拉伸强度和弯曲强度。由于铈金属可以从氧化铈中提炼出来，而氧化铈是一种丰富的稀土元素氧化物，其往往在精炼如钕、镝等稀有稀土元素时被丢弃，因此不会显著增加铈铝合金的成本。

David Weiss et al. SAE2016-32-0019.

编译：张振伟