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用于汽車活塞的原位功能梯度鋁復(fù)合材料

功能梯度材料是先進(jìn)的工程材料，可實(shí)現(xiàn)工程組件的特定位置屬性。該材料具有在一個(gè)方向上的微觀結(jié)構(gòu)和性能漸變特點(diǎn)，即可增強(qiáng)和明確在一個(gè)控制微觀結(jié)構(gòu)中的具體功能，材料的性能和功能也呈現(xiàn)梯度變化，因此其廣泛應(yīng)用于腐蝕和溫度變化較大的環(huán)境。

通過采用原位功能梯度的基于硅增強(qiáng)A390陶瓷復(fù)合材料的離心鑄造技術(shù)，使產(chǎn)品在特定位置獲得改進(jìn)的熱力學(xué)性能。通過設(shè)計(jì)和制造該活塞模具，獲得朝向活塞頭部的主富硅區(qū)。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(jié)構(gòu)，以及化學(xué)、力學(xué)、熱和摩擦特性。與鑄造活塞進(jìn)行比較，該功能梯度原位材料活塞微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)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(chǎn)生一個(gè)朝向活塞頭部的硬度區(qū)域。磨損測(cè)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(fù)合材料用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞可有效提高耐磨損性能、強(qiáng)度，同時(shí)使活塞在高溫高壓環(huán)境下具有較好的適應(yīng)性。

采用立式離心鑄造工藝制造原位功能梯度鋁復(fù)合材料的活塞，對(duì)初級(jí)硅富集區(qū)和共晶硅富集區(qū)進(jìn)行觀察。高濃度的初級(jí)硅粒子可增強(qiáng)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(chǎn)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(jiān)