Al-Ti-C和Al-Ti-B对活塞用共晶铝硅合金力学性能的影响
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（关键 词 ］ 铝 钛碳 ；铝钛 硼 ；活 塞 ；共 晶铝硅 合金 ；力学性 能
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｍｏｕｎｔ ｏｆＡ１一Ｔｉ—Ｃ ａｎｄ Ａ１ 一 Ｔｉ Ｂ ｉｎ ｔｈｅ ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１一Ｓｉ ａｌｌｏｙ， ｓｔｕｄｙ ｂｏｔｈ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１一Ｓｉ ａｌｌｏｙ． Ｔｅｓ［ＳＨＯＷＳ ｔｈａｔ Ａ】一 Ｔｉ——Ｃ ａｎｄ Ａ１——Ｔｉ——Ｂ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１——Ｓｉ ａｌｌｏｙ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ３００￣Ｃ． Ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｒｅａｃｈｅｓ ０．１％ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｉｌｅ ａｌｌｏｙ ｌｉｑｕｉｄ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌｏｙ ａｒｅ ｂｏｔｈ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ． Ｉｆ ｃｏｎｔｉｎｕｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｄｄｉ— ｔｉｏｎ ａｍ ｏｕｎｔ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｔ Ａ Ｉ—Ｔｉ— Ｃ ａｎｄ Ａ１一Ｔｉ—Ｂ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｅｕｔｅｃｔｉｅ Ａ１一Ｓｉ ａｌｌｏｙ ａｒｅ ａｌｍｏｓｔ ｓａｍｅ．
术瓶 颈 等 问题 ，以上技 术 目前 推广 难 度较 大 。 根 据 Ｈａｌｌ—Ｐｅｔｃｈ公 式 ，晶粒 细化 可 有 效 改
善材 料 的强度 、塑 性 和韧 性 ，晶粒 细 化成 为 改善 活 塞 材料 性 能 的手段 之一 ，目前 应用 最 广泛 的销合 金 晶粒 细化 剂 是 Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ，ＫＳ公 司 、渤 海 活 塞 已 在 活塞 材料 上 推广 使用 。但 是 Ａｌ—Ｔｉ一８细 化 时 仔 在 一定 缺 陷 ，其 中 的二硼 化 物进 入 铝液 易 聚 集 成 团 ，并且 当铝合 金 中 含有 ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ等 元 素 【｝Ｉｆ， Ａｌ—Ｔｉ～Ｂ细化效 果 闪 “中毒 ” 而减 弱 。 研 究 表 明 ，Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ对 铝 合 金 可产 生 同样 的 晶粒 细 化 作用 而无 Ａｌ一１ｒｉ—Ｂ细化 时 的缺 点 ，随 着 对产 质 量要 求 越来 越 高 ，渤海 活 塞开 始尝 试使 用 Ａｌ一 ｒｉ
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：Ａ１一 Ｔｉ— Ｃ ；ＡＩ—Ｔｉ— Ｂ ；ｐｉｓｔｏｎ；ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１一 Ｓｉ ａｌｌｏｙ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
Ｏ 刖 舌
活塞 作 为发 动机 的心脏 ，是 把 发动 机燃 烧 产生 的热 能转 化 为有 效功 的最 关健 零 部件 ，直接 影 响发 动机 的可 靠性 、功率 输 出 、排放 、噪声 和 油耗 等指 标 ，因此发 动机 开 发 过 程 中优 先 考 虑 材 质 较 轻 、 性 能 良好 的 铝合 金活 塞 。随着 发 动机 功 率密 度不 断 提高 ，要 求 铝合 金 活塞材 料 具有 更 优异 的力 学性 能 来 满 足发 动 机 的要 求 。世 界 知名 活 塞企 业通 过各 种 手段 来提 高 活塞 材料 性 能 ，如 马勒公 司利用 快 冷技 术细 化 活塞 显微 组 织 ，ＦＭ 公 司利 用 喉 口重 熔 技 术 细化 活 塞燃 烧室 喉 口显 微组 织 ，渤 海活 塞使 用 陶瓷 纤 维强 化活 塞燃 烧 室喉 口部 位 ，鉴 于成 本 、存 在技
４２
ｃ
、
、 、
产 品分 析
、
ｆ
ｆ — ｆ
— ｆ —
—
内 燃 机 与 配 件
２０１６年 第 ７期
Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ和 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ对 活 塞 用 共 晶 铝 硅 合 金 力 学 性 能 的 影 响
Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ ａｎｄ Ａｌ— Ｔｉ—Ｂ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｅｕｔｅｃｔｉｃ
徐云庆 冯增建 高希柱 魏作 山 盂现长 ： 一Ｔｉ—Ｃ和 Ａ１一Ｔｉ—Ｂ对活塞用共晶铝硅合金力学性能的影响 ４３
一 Ｃ代 替 Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ对 活 塞用 共 晶铝 硅合 金进 行 晶 粒 细 化 ，期望 得 到更好 的活塞性 能 。
本 试 验 使 用 渤海 活 塞 新 开 发 的共 晶铝 硅 合 金 ＢＨ１３５＋，研 究 ＡＩ—Ｔｉ—Ｃ丝 和 Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ丝 不 同 添 加量 对 活塞用 共 晶铝 硅合 金力 学性 能 的影 响 ，找 出二者 的区别 ，希 望对 于 Ａ１一Ｔｉ—Ｃ在 活塞 行 业 的 推 广能 起 到一定 作 用 。
Ａｌ—Ｓｉ Ａｌｌｏｙ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ
徐 云Fra Baidu bibliotek庆 冯增 建 高希 柱 魏 作 山 孟 现 长
（１山 东滨 州渤海 活塞股份 有 限公 司 ２山 东滨 州华创金 属 有 限公 司 ）
［摘 要 ］ 通过 在 共 晶铝硅 合 金 中分 别 添加 不 同数 量 的 Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ 和 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ，研 究 二 者 对 共 晶铝硅 合 金 力 学性 能 的影响 。试 验表 明 ，Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ 和 Ａｌ—Ｔｊ—Ｂ均 可显 著提 高共 晶铝硅 合 金 常 温及 ３００ｃｃ抗拉 强度 、延伸 率 ，当添加 量 达 到 合 金 液 重 量 的 ０．１％ 时 ，合 金 抗拉 强 度 、延 伸 率均 达到峰 值 ，继 续增加 添加 量 合金 抗拉 强度 、延伸 率 无 显著 变化 ；ＡＩ—Ｔｉ—Ｃ 和 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ对 共 晶铝硅 合金 力学性 能 的影 响相 当。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｍｏｕｎｔ ｏｆＡ１一Ｔｉ—Ｃ ａｎｄ Ａ１ 一 Ｔｉ Ｂ ｉｎ ｔｈｅ ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１一Ｓｉ ａｌｌｏｙ， ｓｔｕｄｙ ｂｏｔｈ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１一Ｓｉ ａｌｌｏｙ． Ｔｅｓ［ＳＨＯＷＳ ｔｈａｔ Ａ】一 Ｔｉ——Ｃ ａｎｄ Ａ１——Ｔｉ——Ｂ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１——Ｓｉ ａｌｌｏｙ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ３００￣Ｃ． Ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｒｅａｃｈｅｓ ０．１％ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｔｉｌｅ ａｌｌｏｙ ｌｉｑｕｉｄ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌｏｙ ａｒｅ ｂｏｔｈ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ． Ｉｆ ｃｏｎｔｉｎｕｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ａｄｄｉ— ｔｉｏｎ ａｍ ｏｕｎｔ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｔ Ａ Ｉ—Ｔｉ— Ｃ ａｎｄ Ａ１一Ｔｉ—Ｂ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｅｕｔｅｃｔｉｅ Ａ１一Ｓｉ ａｌｌｏｙ ａｒｅ ａｌｍｏｓｔ ｓａｍｅ．
术瓶 颈 等 问题 ，以上技 术 目前 推广 难 度较 大 。 根 据 Ｈａｌｌ—Ｐｅｔｃｈ公 式 ，晶粒 细化 可 有 效 改
善材 料 的强度 、塑 性 和韧 性 ，晶粒 细 化成 为 改善 活 塞 材料 性 能 的手段 之一 ，目前 应用 最 广泛 的销合 金 晶粒 细化 剂 是 Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ，ＫＳ公 司 、渤 海 活 塞 已 在 活塞 材料 上 推广 使用 。但 是 Ａｌ—Ｔｉ一８细 化 时 仔 在 一定 缺 陷 ，其 中 的二硼 化 物进 入 铝液 易 聚 集 成 团 ，并且 当铝合 金 中 含有 ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ等 元 素 【｝Ｉｆ， Ａｌ—Ｔｉ～Ｂ细化效 果 闪 “中毒 ” 而减 弱 。 研 究 表 明 ，Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ对 铝 合 金 可产 生 同样 的 晶粒 细 化 作用 而无 Ａｌ一１ｒｉ—Ｂ细化 时 的缺 点 ，随 着 对产 质 量要 求 越来 越 高 ，渤海 活 塞开 始尝 试使 用 Ａｌ一 ｒｉ
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：Ａ１一 Ｔｉ— Ｃ ；ＡＩ—Ｔｉ— Ｂ ；ｐｉｓｔｏｎ；ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ａ１一 Ｓｉ ａｌｌｏｙ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
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ｃ
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产 品分 析
、
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内 燃 机 与 配 件
２０１６年 第 ７期
Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ和 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ对 活 塞 用 共 晶 铝 硅 合 金 力 学 性 能 的 影 响
Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ ａｎｄ Ａｌ— Ｔｉ—Ｂ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｉｓｔｏｎ Ｅｕｔｅｃｔｉｃ
徐云庆 冯增建 高希柱 魏作 山 盂现长 ： 一Ｔｉ—Ｃ和 Ａ１一Ｔｉ—Ｂ对活塞用共晶铝硅合金力学性能的影响 ４３
一 Ｃ代 替 Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ对 活 塞用 共 晶铝 硅合 金进 行 晶 粒 细 化 ，期望 得 到更好 的活塞性 能 。
本 试 验 使 用 渤海 活 塞 新 开 发 的共 晶铝 硅 合 金 ＢＨ１３５＋，研 究 ＡＩ—Ｔｉ—Ｃ丝 和 Ａｌ—ｒｒｉ—Ｂ丝 不 同 添 加量 对 活塞用 共 晶铝 硅合 金力 学性 能 的影 响 ，找 出二者 的区别 ，希 望对 于 Ａ１一Ｔｉ—Ｃ在 活塞 行 业 的 推 广能 起 到一定 作 用 。
Ａｌ—Ｓｉ Ａｌｌｏｙ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ
徐 云Fra Baidu bibliotek庆 冯增 建 高希 柱 魏 作 山 孟 现 长
（１山 东滨 州渤海 活塞股份 有 限公 司 ２山 东滨 州华创金 属 有 限公 司 ）
［摘 要 ］ 通过 在 共 晶铝硅 合 金 中分 别 添加 不 同数 量 的 Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ 和 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ，研 究 二 者 对 共 晶铝硅 合 金 力 学性 能 的影响 。试 验表 明 ，Ａｌ—Ｔｉ—Ｃ 和 Ａｌ—Ｔｊ—Ｂ均 可显 著提 高共 晶铝硅 合 金 常 温及 ３００ｃｃ抗拉 强度 、延伸 率 ，当添加 量 达 到 合 金 液 重 量 的 ０．１％ 时 ，合 金 抗拉 强 度 、延 伸 率均 达到峰 值 ，继 续增加 添加 量 合金 抗拉 强度 、延伸 率 无 显著 变化 ；ＡＩ—Ｔｉ—Ｃ 和 Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ对 共 晶铝硅 合金 力学性 能 的影 响相 当。