陶瓷纤维增强梯度铝基复合材料研究

【摘要】：正我国未来发动机将朝着大功率、低散热方向发展.随着发动机功率的提高,活塞的热负荷增加,传统的铝合金活塞已不能满足使用要求.为此,必须研制具有良好耐热、隔热效果的活塞顶材料.对活塞顶进行陶瓷材料等离子喷涂或用陶瓷部件镶嵌是解决活塞耐热问题的一种方法,但由于陶瓷和铝合金膨胀系数相差较大,在服役时因热应力易导致陶瓷层剥落或破裂.日本科技厅在1987年就开始实施“关于缓和热应力的FCM(梯度功能材料)的基础研究及开发”.到日前为止,尚未完全解决.陶瓷纤维增强铝基复合材料具有比重小、高温性能好、耐磨性好、导热率低、线膨胀系数小等优点,是制造大功率发动机活塞的理想增强材料之一.用梯度铝基复合材料制造活塞顶可以有效保证活塞顶部的耐热隔热要求,同时,该梯度结构可以缓和铝基复合材料和活塞本体因膨胀系数差异而导致的热应力.选用氧化铝短纤维为增强剂,基体合金为ZL109.梯度预制件采用一个预制件分步制造的方法制造.梯度复合材我国未来发动机将朝着大功率、低散热方向发展.随着发动机功率的提高,活塞的热负荷增加,传统的铝合金活塞已不能满足使用要求.为此,必须研制具有良好耐热、隔热效果的活塞顶材料.对活塞顶进行陶瓷材料等离子喷涂或用陶瓷部件镶嵌是解决活塞耐热问题的一种方法,但由于陶瓷和铝合金膨胀系数相差较大,在服役时因热应力易导致陶瓷层剥落或破裂.日本科技厅在1987年就开始实施“关于缓和热应力的FCM(梯度功能材料)的基础研究及开发”.到日前为止,尚未完全解决.陶瓷纤维增强铝基复合材料具有比重小、高温性能好、耐磨性好、导热率低、线膨胀系数小等优点,是制造大功率发动机活塞的理想增强材料之一.用梯度铝基复合材料制造活塞顶可以有效保证活塞顶部的耐热隔热要求,同时,该梯度结构可以缓和铝基复合材料和活塞本体因膨胀系数差异而导致的热应力.选用氧化铝短纤维为增强剂,基体合金为ZL109.梯度预制件采用一个预制件分步制造的方法制造.梯度复合材