【摘 要】
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铝硅合金由于具有质量轻、耐磨耐热性好,热膨胀性系数小等优点,适于制造汽车发动机活塞、缸体以及机械制造领域所用的耐热耐磨类零部件。但未经处理的铸态合金组织中存在板块状的初晶硅和针叶状的共晶硅,切断了基体的连续性,导致合金力学性能和加工性能降低,刀具磨损加剧,表面粗糙度变差。因此改善合金中初晶硅和共晶硅组织形态和分布,优化合金综合性能,是拓展铝硅合金应用于更多领域的关键。本文以Al-13%Si合金为研
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铝硅合金由于具有质量轻、耐磨耐热性好,热膨胀性系数小等优点,适于制造汽车发动机活塞、缸体以及机械制造领域所用的耐热耐磨类零部件。但未经处理的铸态合金组织中存在板块状的初晶硅和针叶状的共晶硅,切断了基体的连续性,导致合金力学性能和加工性能降低,刀具磨损加剧,表面粗糙度变差。因此改善合金中初晶硅和共晶硅组织形态和分布,优化合金综合性能,是拓展铝硅合金应用于更多领域的关键。本文以Al-13%Si合金为研究对象,对其进行复合变质和合金化,研究了这两种处理方式对于合金组织的影响。同时,采用高精密平面磨床、Kistler测力仪、扫描电镜、超景深显微镜,粗糙度测量仪等测试分析手段,研究了工件移动速度Vw、磨削深度Ap和砂轮材质对复合变质及合金化Al-13%Si磨削性能的影响。结果表明:（1）复合变质显著改善了合金组织,添加0.04%Sr和0.5%Zr的合金?（Al）相细化效果最佳,柱状晶和二次枝晶被熔断,转变为等轴晶;添加0.04%Sr、0.5%Zr和0.6%RE的合金初晶硅变质效果最佳,粗大块状组织变为细小颗粒状;添加0.04%Sr和0.6%RE的合金共晶硅变质效果最佳,长针状组织转变为细小的颗粒状,均匀分布在基体中。合金化对组织的影响较弱,?（Al）相树状枝晶都呈现出长大趋势;初晶硅变质效果不明显;添加4%Cu和2%Bi的合金共晶硅变为短杆状或颗粒状,类似网格形状分布在基体中。（2）相同磨削加工条件下,磨削参数对复合变质和合金化铝硅合金的磨削性能的影响呈现出相同的变化规律:Ap对磨削力的影响大于Vw的影响,磨削力随Ap的增加而增加;Vw对磨削力比和磨削比能的影响大于Ap的影响,磨削力比和磨削比能随Vw的增加而增加;Vw对粗糙度的影响大于Ap的影响,粗糙度随Vw的增大而增大。（3）Ap=8μm,Vw=5m/min时,复合变质组中添加0.04%Sr和0.6%RE的合金磨削力、磨削力比和磨削比能均最低,工件表面基体挖除现象减轻,呈现出最佳的表面形貌,此时粗糙度值最低,为0.129μm;（4）Ap=5μm,Vw=10m/min,合金化组中添加4%Cu和2%Zn的合金磨削力、磨削力比和磨削比能均最低,孔洞、微裂纹现象减少,呈现出较好的表面形貌,此时粗糙度值最低,为0.135μm。（5）相同磨削参数下,立方氮化硼砂轮磨削降低了复合变质和合金化铝硅合金的磨削力和磨削力比,工件表面基体撕裂、孔洞、微裂纹现象减轻,呈现出较好的磨削表面质量。树脂金刚石砂轮磨削硬度较高的合金时,会呈现出较小的磨削比能,适用于磨削高硅含量的铝硅合金。
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