周 航，张 峥

(北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京100191)

铝硅系合金具有良好的铸造性能，包括液态较高的流动性、较小的收缩性，且热裂、缩孔和疏松倾向小；同时还具有较好的强度和塑性、比重轻、焊接性好。该种合金经高温时效处理，可被广泛应用于制作各种耐热零件及高负荷复杂部件[1-2]。汽车发动机缸盖用于密封气缸顶部构成燃烧室，为发动机工质燃烧提供做功空间，在工作中需要承受紧固螺栓的预紧力和高温高压燃气的冲击作用等机械应力。同时由于缸盖在工作中各部分受热情况不同，缸盖整体温度分布不均匀(如火力面温度较高而散热片部分温度较低、进气道和排气道温度不同等)，再加上气缸内气体的温度也呈现剧烈周期性波动，导致缸盖还要承受较大的热应力[3]。热应力带来的损伤主要有：在发动机的启动-停车过程中(启动循环)，气缸盖被急剧地加热和冷却，产生较大的循环热应力，受到低周热疲劳损伤；在发动机启动后的每个工作循环中(吸气-压缩-做功-排气循环过程)，气缸盖发生较小幅度的温度变化，受到高周热疲劳损伤；气缸盖局部材料在高于蠕变温度的环境中长期工作，受到蠕变损伤；当热应力和循环机械应力叠加时，受到热机疲劳损伤[4]。由此可见，由周期性冷热温度循环导致的热疲劳问题是发动机强度设计和改进研究的一个重要部分。

热疲劳的产生通常是由于材料在经受交替加热、冷却的急剧温度变化时，由于自身各部分热传递能力的不同，外界温度的改变无法立刻在材料内部达到均匀一致，导致材料内部形成温度梯度，进而造成各部分变形的不协调[5]。……