铝合金汽车发动机缸体内壁表面改性的研究进展
一基金项目:
陕西省 百人计划 项目;校人才基金项目(２０１７RC-１);陕西省自然科学基金重点项目(２０１７JZ０１２)一杜忠泽:男,１９６８年生,博士,教授,研究方向为材料加工工程和热处理的研究及教学一E-mail :duzhon g ze６８＠y https://www.docsj.com/doc/1b8984510.html,一王强:通信作者,男,１９８４年生,教授,研究方向为材料表面工程和轻合金设计与研发一E-mail :q ian g .wan g ＠https://www.docsj.com/doc/1b8984510.html, ;w q nw j ＠１６３.com 铝合金汽车发动机缸体内壁表面改性的研究进展
杜忠泽１,芮一星１,王一强１,２,王庆娟１,宋一鹏３,王快社１,２(１一西安建筑科技大学冶金工程学院,西安７１００５５;２一西安建筑科技大学功能材料加工国家地方联合工程技术研究中心,
西安７１００５５;３一昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明６５０５００)
摘要一一节能减排是汽车制造行业面临的巨大挑战,发动机的轻量化结构设计及性能提升是解决该问题的重要途径之一.铝合金发动机缸体满足轻质要求,但其耐磨损性能较差,容易造成缸体内表面磨损失效,采用表面改性技术对铝合金发动机缸体内壁进行强化是有效的解决途径.相比于传统的铸铁内嵌式缸套,通过微弧氧化二等离子喷涂二电弧喷涂二超音速火焰喷涂等技术在铝合金基体上制备涂层可以极大地改善其耐磨性能,同时降低发动机的整体质量.本文详细阐述了适用于铝合金发动机缸体内表面改性技术的原理二特点及涂层制备等的研究进展,重点探讨了涂层的沉积成形机理及耐磨损机制研究现状,对涂层材料的设计及优化二涂层制备工艺参数的精细化调控及涂层设备的开发及改进等方面进行了展望.
关键词一一铝合金一发动机缸体一表面改性一磨损性能一沉积机理
中图分类号:TG１４一一文献标识码:A
Research Pro g ress on Surface Modification of Aluminum Allo y Automotive En g ine C y linder Inner Wall
DU Zhon g ze １,RUI Xin g １,WANG Qian g １,２,WANG Qin gj uan １,SONG Pen g ３,WANG Kuaishe １,２
(１一School of Metallur g ical En g ineerin g ,Xi an Universit y of Architecture and Technolo gy ,Xi an ７１００５５;２一National-Local Coo p erative Research Center for Functional Materials Processin g En g ineerin g ,Xi an Universit y of Architecture and Technolo gy ,Xi an ７１００５５;３一Colle g e of Materials Science and En g ineerin g ,Kunmin g Universit y of Science and Technolo gy ,Kunmin g ６５０５００)
Abstract 一一Ener gy savin g and emission reduction are hu g e challen g es for car manufacturin g industr y .The li g htwei g ht desi g n and p erformance im p rovement of car en g ines are ke y solutions for these tasks.Althou g h en g ines made of aluminum allo y can meet the re q uirements of li g htwei g ht ,their p oor wear resistance is p rone to cause the failure of en g ines durin g service p eriod.Surface mo-dification on the inner wall of aluminum allo y en g ine blocks is an effective solution to im p rove their wear https://www.docsj.com/doc/1b8984510.html, p ared with the traditional cast iron liners ,coatin g s p re p ared b y means of p lasma s p ra y in g ,arc s p ra y in g ,su p ersonic flame s p ra y in g ,micro-arc oxidation technolo g ies can not onl y im p rove the wear resistance but also maintain the li g htwei g ht of aluminium en g ine blocks.In this review article ,the p rinci p le ,characteristics and coatin g p re p aration of suitable surface modification technolo g ies for aluminum allo y
en g ine block are p resented.In p articular ,the formin g mechanism and wear behaviour of coatin g materials are elucidated.In summa-r y ,the desi g n of coatin g materials ,o p timization of p rocess p arameters ,and develo p ment of coatin g e q ui p ment are discussed.Ke y words 一一aluminum allo y ,en g ine block ,surface modification ,wear p ro p erties ,de p osition mechanism ０一引言
汽车的轻量化结构设计在节能减排及提高整体性能方
面具有至关重要的作用.发动机作为汽车的心脏,其在汽车
的体积和质量方面占了相当大的比例.铝合金因具有密度
低二导热性及可加工性良好等优异特性,被广泛应用为发动
机缸体材料[１].然而,其较差的耐磨损性能导致气缸内壁表面磨损严重,致使活塞与气缸壁面之间出现窜气现象,降低
了燃油效率,增加了废弃物的排放,严重制约了铝合金发动机的应用范围[２].为了改善这种情况,通常在发动机缸体中嵌入铸铁缸套.铸铁因具有足够的硬度和其本身片状石墨的自润滑性能在一定程度上改善了缸体的耐磨性,但是铸铁缸套增加了发动机的质量.并且,铸铁与铝合金的导热系数相差较大,容易引起缸套的变形与脱落,影响发动机的寿命[３-４].针对以上问题,在铝合金发动机缸体内壁制备耐磨涂层是有效的解决途径.近年来,应用于铝合金发动机缸体内壁制备耐磨涂层的技术研究主要集中于等离子喷涂二电弧喷涂二超音速火焰等
?６３３?一一一２０１８年５月第３２卷专辑３１
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