SiC颗粒对汽油机活塞顶面镀层应力影响的有限元分析

摘要：

目的 研究汽车发动机活塞顶面Ni基复合镀层中SiC颗粒的含量和粒径对活塞?镀层界面热应力的影响规律.方法 利用ABAQUS软件和Python语言建立顶面带有SiC颗粒增强Ni基复合电镀涂层活塞的二维有限元模型,结合热传递和热弹性相关理论及活塞的实际服役工况,确定活塞的换热边界条件及其顶面所受的载荷,采用顺序热力耦合的有限元分析方法 ,系统地研究热?机载荷共同作用下SiC颗粒含量和粒径对涂层?活塞界面应力的影响规律.结果 有限元仿真结果 表明,当活塞顶面承受高温、高压时,SiC颗粒的含量是显著影响涂层?基体界面等效应力的因素之一,当SiC颗粒的体积分数为1％～15％时,涂层?活塞界面峰值等效应力随着颗粒含量的增加而增大,从437.08 MPa增大到472.98 MPa;SiC颗粒的粒径是影响涂层?基体界面耦合热应力的次要因素,当SiC颗粒的粒径为0.3～1μm时,涂层?活塞界面峰值等效应力基本保持不变,约为437 MPa.结论 综合考虑活塞顶面复合电镀涂层的性能需求,以及镀层?活塞界面应力与结合性能的关系,结合实际复合电镀工艺,确定Ni?SiC复合镀层中SiC颗粒的体积分数以10％左右为宜,SiC颗粒的粒径以0.4～0.8μm为宜.

关键词：活塞、Ni基复合镀层、SiC颗粒、有限元分析、Python、界面应力

所属期刊栏目：51

分类号：TG174.441(金属学与热处理)

资助基金：国家重点研发计划;北京市基金-市教委联合资助项目;北方工业大学高层次人才科研启动项目;北方工业大学高层次人才科研启动项目;毓杰团队项目

在线出版日期：2022-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：209-217