用于發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能鈰鋁合金

汽車輕量化是解決汽車燃油消耗、交通安全和環(huán)境污染的有效方法。各汽車制造商都在采用輕量化的材料替代原本的鋼合金材料，以實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，如采用輕質(zhì)的鋁合金材料替代原本的鑄鐵材料進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。另外，各種先進(jìn)的技術(shù)（如渦輪增壓技術(shù)等）應(yīng)用在汽車上，以提高燃油效率。而渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用將使缸內(nèi)壓力、溫度增高，但傳統(tǒng)鑄造鋁合金在高溫下的力學(xué)性能較差，使得輕量化材料與先進(jìn)技術(shù)之間存在不兼容性。對(duì)此，提出了一種可用于發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能鋁合金，其可以很好地解決該問題。

在高溫下，鋁合金材料力學(xué)性能的下降主要原因是由于傳統(tǒng)鋁合金材料中的雜質(zhì)較多。因此，研究在鋁合金材料中加入一定量的稀土元素鈰，因?yàn)殁嬁梢蕴岣咪X合金材料的純度，填補(bǔ)表層缺陷，細(xì)化鋁合金內(nèi)部晶粒。對(duì)這種高性能鈰鋁合金進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)采用P1020鋁合金材料，在其中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%、8%、10%、12%和16%的商業(yè)純鈰金屬，制成試樣。在光學(xué)顯微鏡下，觀察不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鈰鋁合金樣品的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著鈰質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鈰鋁合金微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度也不斷增加。在750℃下，對(duì)鈰鋁合金試樣進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%的鈰鋁合金的拉伸強(qiáng)度最高（132MPa），而質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%的鈰鋁合金的彎曲強(qiáng)度最高（78MPa），遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鋁合金材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。由于鈰金屬可以從氧化鈰中提煉出來，而氧化鈰是一種豐富的稀土元素氧化物，其往往在精煉如釹、鏑等稀有稀土元素時(shí)被丟棄，因此不會(huì)顯著增加鈰鋁合金的成本。

David Weiss et al. SAE2016-32-0019.

編譯：張振偉