50、二冲程发动机活塞用Al - Mg - SiC金属基复合材料的力学与摩擦学性能研究

二冲程发动机活塞用Al - Mg - SiC金属基复合材料的力学与摩擦学性能研究

1. 引言

随着人们对舒适生活的追求，能源需求急剧增长，但能源来源有限，其中最常用的化石燃料正以极快的速度枯竭。因此，是时候采用高效能源系统来更有效地利用这些能源，以实现其长期使用。

在汽车领域，提高车辆里程数会带来巨大影响，而减轻车辆自重是提高里程数最简单的方法，这为Al - Mg合金的应用带来了突破。虽然铝是主要的基体材料，但镁因其低密度（仅为铝的三分之一）而备受关注。添加碳化硅（SiC）有助于改善Al - Mg合金的机械和化学性能。铝由于具有高的强度重量比、易加工性、延展性、低熔点和低密度等特点，已广泛应用于航空航天和汽车工业。而添加石墨是因为它是碳的一种同素异形体，由松散结合的碳原子层组成，具有润滑性，可在搅拌铸造过程中用作润滑剂。

Al - Mg合金在航空航天、海洋、汽车等众多领域都有广泛应用。目前，新型的Al - Mg金属基复合材料（MMC）可能会带来更好的效果。本研究尝试通过搅拌挤压铸造法制备Al - Mg合金，并通过拉伸试验、磨损试验等多种测试方法对其进行材料表征，利用XRD和SEM分析其微观结构，还建立了ANSYS模型来预测材料制成活塞后的性能。

2. 实验过程

2.1 样品制备

不同组合的Al、Mg、SiC和石墨样品在100 MPa下进行挤压铸造。按照表1所示的比例称量铝、镁、1200目碳化硅和石墨。
| 名称 | Al (%) | Mg (%) | SiC (%) | 石墨 (%) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 样品1 | 73