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针对活塞用铝硅合金ZL109工况条件差,高温性能不稳定的问题,本文通过向熔融态ZL109合金中添加Fe2O3-CuO-CrO3/Al混合压块,采用传统铸造工艺制备了活塞用Al2O3p/ZL109复合材料。系统研究了Al与Fe2O3、CuO、CrO3之间的反应热力学和Al2O3p/ZL109复合材料的制备工艺,探索了不同稀释剂A1含量对反应的产物及其分布的影响,对复合材料的组织和性能进行分析和测试,取得的结果如下：A1与Fe2O3、CuO、CrO3呈现一个反应梯度,混合压块烧结试验证明,Al与三种氧化物的反应顺序为Fe2O3＞CuO＞CrO3,反应的产物为A1203粒子和不同的金属间化合物,压块中的粉末配比、压块密度、反应的烧结温度、保温时间对反应产物都有影响。利用液态原位反应工艺制备的Al2O3p/ZL109复合材料中,A1203粒子尺寸细小,在基体中分布均匀,与基体界面结合干净,结合力强；Fe、Cu、Cr元素的加入使得ZL109进一步合金化。通过选取合理的制备工艺,有望获得良好的活塞用铝基复合材料。研究表明,ZL109加热到820℃-870℃熔炼,在780℃下加入混合压块,当混合压块中A1含量为30wt%时,原位反应在ZL109中进行的比较充分,得到的Al2O3p/ZL109复合材料组织均匀,力学性能较好。Mg可作为反应的诱导剂,可减少反应诱导时间,当Mg含量为3wt%时,反应诱导时间为1s左右。 SEM观察表明,复合材料中的A1203分布均匀,在ZL109中弥散分布；反应生成的金属间化合物在基体中形成热稳定好的硬质颗粒。TEM观察表明,生成的A1203粒子形状近似椭圆形,尺寸在0.1gm左右。当Al2O3p/ZL109复合材料中Fe、Cu、Cr元素含量分别达到0.656wt%、1.407t%、0.1419wt%时,复合材料硬度比基体合金提高了1.9%,室温抗磨性提高了2.93%,300℃下的摩擦系数降低了28.6%，在300℃下保温半小时后的拉伸强度最高可达178MPa,平均高温拉伸强度提高了7.9%,较好的解决了ZL109高温性能不稳定的问题。虽然复合材料的室温拉伸强度有所下降,但其综合性能优异,较好的满足了活塞的使用要求。