用于發(fā)動機的高性能鈰鋁合金

用于發(fā)動機的高性能鈰鋁合金

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，以實現(xiàn)汽車的輕量化，如采用輕質的鋁合金材料替代原本的鑄鐵材料進行發(fā)動機的制造。另外，各種先進的技術（如渦輪增壓技術等）應用在汽車上，以提高燃油效率。而渦輪增壓技術的應用將使缸內壓力、溫度增高，但傳統(tǒng)鑄造鋁合金在高溫下的力學性能較差，使得輕量化材料與先進技術之間存在不兼容性。對此，提出了一種可用于發(fā)動機的高性能鋁合金，其可以很好地解決該問題。

在高溫下，鋁合金材料力學性能的下降主要原因是由于傳統(tǒng)鋁合金材料中的雜質較多。因此，研究在鋁合金材料中加入一定量的稀土元素鈰，因為鈰可以提高鋁合金材料的純度，填補表層缺陷，細化鋁合金內部晶粒。對這種高性能鈰鋁合金進行了試驗。試驗采用P1020鋁合金材料，在其中分別加入質量分數(shù)6%、8%、10%、12%和16%的商業(yè)純鈰金屬，制成試樣。在光學顯微鏡下，觀察不同質量分數(shù)鈰鋁合金樣品的微觀結構，結果發(fā)現(xiàn)隨著鈰質量分數(shù)的增加，鈰鋁合金微觀結構的復雜度也不斷增加。在750℃下，對鈰鋁合金試樣進行了力學性能試驗。試驗結果表明：質量分數(shù)12%的鈰鋁合金的拉伸強度最高（132MPa），而質量分數(shù)16%的鈰鋁合金的彎曲強度最高（78MPa），遠高于傳統(tǒng)鋁合金材料的拉伸強度和彎曲強度。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被丟棄，因此不會顯著增加鈰鋁合金的成本。

David Weiss et al. SAE2016-32-0019.

編譯：張振偉