1920年一种铝-铜-镲-镁系合金正式成功地应用于汽车发动机活塞，以后的几十年，又相继研究成功了几个系列的活塞用铝合金材料。随着汽车发动机转速的不断提高,活塞速度也随之提高， 汽油机活塞速度可达11-16m／s；柴油机活塞速度可达6-8.25m／s，或更高一些。由于发动机高速化的结果，使作用在活塞上的惯性力亦越来越大，发动机的压缩比也相应提高，燃烧室内的燃烧速度急剧增大，气缸内容易形成局部压力差,使活塞发生强制振动，从而引起穴蚀或敲缸现象。另外活塞头部在交变热应力的作用下，容易产生热变形或热裂现象。所以， 除对活塞材料的常温强度、硬度、延伸率、热膨胀系数等性能有一定的要求外，还对其高温性能(如高温拉伸强度、高温疲劳强度、导热率)及耐磨性能有较高的要求为适应汽车发动机高速化的要求。

作为活塞材科，常用的铝合金大体可分为以下四类：(1)铝-铜-硅系合金(Lautal合金)；(2)铝-铜-镍-镁系合金(y合金)；(3)铝-硅-镍-镁系合金(合金)；(4)过共晶铝-硅系合金(高硅铝合金)。现分述如下：

铝-铜-硅系合金

该合金的化学成分、机械性能、物理性能几个国家铝合金的化学成分大体相同。这类合金的优点是，工艺性能好，废品率低，在常温和高温下均有较好的机械、物理性能。其在70年代之前是前苏联等国应用最广泛的一种材料，我国的解放牌CA10A、CAI0B、CAl0C型汽车活塞也一直应用此合金。美国为了提高S AE300合金的高温强度，在合金中添加了多达0.8%的锰；为了改善Alcoa108合金的切削性能，在合金中添加了0.1%的铅或锡。该类合金的缺点是热膨胀系数较大。因其含有较多的铜，所以体积稳定性不好，会产生“长大”现象，从而引起活塞“咬缸”。因此该类合金处于被淘汰之势。

铝-铜-镍-镁多元合金 

该类合金的优点是，高温强度、导热性、延伸率都很好，耐磨性也较好{ 其缺点是热膨胀系数和密度较大，铸造性能差。在英国，此合金于1920年就应用于汽车发动机活塞；日本、 前苏联在一些低速柴油机上也使用此合金。由于此类合金有着上述不可克服的缺点(热膨胀系数大、密度大等) ，所以也有被淘汰之势。

铝-硅-镍-镁系多元合金 

该类合金包括共晶铝-硅台金和亚共晶铝-硅合金。由于铝-硅-镍-镁系多元合金能比较全面的满足使用性和经济性的要求，故是目前使用最广泛的活塞材料与铝-铜-镍-镁系合金相 比，虽然其导热性能、高温性能差一些，但其密度和热膨胀系数小，铸造工艺性和经济性好。

过共晶铝-硅系合金(高硅铝合金)

该类合金含硅量高达17%～26%,合金比重减小,线膨胀系数降低,抗磨性及体积稳定性相应提高,是较理想的活塞材料。但过共晶铝硅合金也有不足之处,未经过变质处理的过共晶铝硅合金中存在粗大块状初晶硅和粗大长针状共晶硅组织,使基体严重割裂,恶化机械性能,同时切削加工性能也很差, 解决这一问题的关键在于如何对合金进行变质细化处理, 另一不足之处是降低了活塞的导热率,这对于汽油发动机影响更大。不过通过适当的热处理可以得到改善,但热处理会增加活塞的成本。

材料要求：

(1) 要有足够的刚度和强度； 

(2)导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损、吸热性好、耐腐蚀、减摩性好； 

(3)质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。

(4)热膨胀系数小；

(5)工艺性好；

(6)成本低；

    铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。 为了改善铝合金活塞的耐磨性，通常对活塞裙部进行表面处理。①对汽油机铸铝活塞的裙部外表面进行镀锡②对柴油机铸铝活塞的裙部外表面进行磷化③对于锻铝活塞，在裙部的外表面上可涂以石墨。 汽车发动机活塞零件加工工艺开题报告(3):http://www.youerw.com/kaiti/lunwen_48824.html