1、活塞長期工作在高溫高壓的惡劣環(huán)境中，承受著極高的周期性熱機耦合疲勞載荷，活塞合金中粗大的形狀不規(guī)則的初生硅和共晶硅是高周疲勞裂紋萌生的主要源頭，研究Si相的細化方法是提升活塞合金綜合性能的有效途徑。分別研究了Si含量、稀土元素 Nd、混合稀土La-Ce和超聲場對活塞用Al-Si-Cu-Mg-Ni系合金的組織演變和力學性能的影響。通過光學顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等儀器，分析了上述因素對該合金凝固過程中析出相的形貌和分布的影

2、響。并用電子萬能試驗機對其力學性能進行了測試研究。確定了稀土的最佳添加量，也確定了超聲的最佳超聲功率和超聲溫度。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴隨著Si含量的增加，活塞合金的熱膨脹系數(shù)在減小，其流動性在增加，合金顯微組織中初生Si的等積圓直徑和所占的面積分數(shù)都在增加，合金的高溫抗拉強度（350℃、425℃）和延伸率都在減小。⑵當Nd含量≤0.3％時，α-Al基體得以細化。在Nd含量為0.3%時，初生硅的等積圓直徑和未添加Nd時的相比，

3、減小了73%，共晶硅明顯細化。當Nd含量增加至0.8%及以上時，合金中出現(xiàn)了富稀土相，其力學性能顯著降低。Nd含量為0.3%時合金的350℃抗拉強度較未添加Nd時提高了29.8%。Nd元素聚集在AlCuNi相周圍，造成了成分過冷，抑制了AlCuNi相的長大，AlCuNi相由粗大的骨骼狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉陌魻?。⑶混合稀土La-Ce對鋁硅合金中的Si相具有良好的變質(zhì)效果。當混合稀土La-Ce含量為0.5%時，初生 Si的等積圓直徑和共晶 Si的平

4、均長度均最小，分別為16.7μm和22.12μm。但是混合稀土加入量超過0.5%時，會產(chǎn)生一種長針狀的富稀土相，這種富稀土相的出現(xiàn)，會嚴重損害活塞合金的力學性能。當混合稀土La-Ce添加含量為0.35%時，合金的室溫抗拉強度和350℃抗拉強度均達到最大值，分別為318MPa和124MPa，較未添加混合稀土時，分別增加了10.0%和30.5%。⑷超聲場促進了鋁硅合金內(nèi)等軸狀晶粒的形成，細化了初生Si、共晶Si。在處理溫度為720℃，超聲功