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活塞是发动机的心脏,在发动机运动过程中,承受较大的交变载荷以及热负荷,活塞在此条件下循环工作,承受高压、高温的不断冲击,工作条件十分恶劣,因此要求活塞合金具有一定的室温、高温强度、良好的耐磨性以及小的热膨胀系数。以ZL109合金为基础,发展的BH135及衍生的活塞材料,性能尤其是高温条件下的性能已经达到了材料极限,有必要研究一种新材料,弥补传统活塞材料的不足,满足发动机升功率的不断增加和对于活塞寿命不断增长的要求,及满足越来越严格的排放标准对于发动机爆压提升的要求。颗粒增强铝基复合材料由于具有高比强度、比刚度和良好的耐磨性、疲劳抗性,及良好的高温力学性能、尺寸稳定性和耐磨性,有望成为新一代活塞材料。本文采用混合盐反应法原位合成TiB2颗粒增强BH135复合材料(TiB2/BH135)。研究中利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、万能拉伸试验机、热膨胀仪、摩擦磨损试验机等现代分析和测试手段,研究了复合材料的热处理工艺、高温抗拉强度、热膨胀性能。主要结论如下:1.原位自生TiB2颗粒呈典型的四边形或六边形,颗粒均匀分布于基体合金中,其平均尺寸约为200nm。Ti B2颗粒与Al基体为直接结合界面,未发现空洞、界面开裂等缺陷。凝固后复合材料组织中TiB2粒子大多出现在α-Al晶界周围,原因在于颗粒尺寸较小,凝固过程中TiB2颗粒被推斥到凝固前沿,最终形成α-Al晶界的颗粒富集区。2.根据对复合材料时效特性的研究得到TiB2/BH135复合材料的热处理工艺为525℃固溶1.5h,170℃时效8h。3.复合材料具有良好的高温抗拉性能。在260℃,颗粒的增强效果最好,1.9wt.%TiB2/BH135和8.3wt.%TiB2/BH135复合材料的抗拉强度分别比基体合金提高了44.6%和62.7%。4.原位TiB2/BH135复合材料具有比基体合金更低的热膨胀系数。热循环曲线封闭性好,在室温时只有少量的残余缩短,小于0.01%。在25-150℃区间,1.9wt.%TiB2/BH135和8.3wt.%TiB2/BH135的热膨胀系数分别比基体合金降低了13.8%和16.2%。