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摘要
随着资源和环境问题日益突出,世界各国均对汽车工业节能减排提出了迫切的要求。用铸造耐热铝合金替代铸铁可大幅度减轻车身质量因此铸造耐热铝合金成为新一代汽车发动机缸体和活塞的主流材料。然而,商业铸造铝合金的高温性能并不能较好地满足当前应用需求,并且快速凝固铝合金和铝基复合材料受限于高昂成本和制备复杂性而不能被大范围推广。因此,目前学术界和产业界的研究多集中于铸造铝合金耐热性能的提升和新型高温强化机理的探索。铸造耐热铝合金可分为三个体系:Al-Si、Al-Cu和Al-Mg。其中,Al-Si合金因具备优异的铸造流动性等成型特性而被大范围研究和应用。通过添加多种元素进行合金化,在铝合金中形成各种熔点高、热稳定性好的金属间化合物阻碍晶界运动和位错滑移是目前主流的强化方式。而经过热处理和Si相变质,进一步调控合金的组织结构也是一种重要的强化手段。此外,优化熔炼和铸造工艺,减少夹杂和铸造缺陷对提高铸造铝合金的高温强度也有重要意义。值得注意的是,近年来的研究表明第二相的三维网状互联结构与合金高温性能的提升存在密切关系。在高温强度以外,国内外学者也致力于研究铸造铝合金的蠕变性能、疲劳性能和热暴露性能。本文从体系组成和国内外商用产品两方面归纳了铸造耐热铝合金的发展和应用,分析了铸造铝合金组织结构调控的基本手段,总结了铸造铝合金高温性能的最新研究成果,同时对铸造耐热铝合金的未来研究方向进行了展望。
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单位金属基复合材料国家重点实验室; 上海交通大学
