專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鑄造鋁合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種新材料的制備方法，特別涉及一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的鑄造鋁合金的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們的需求及對(duì)環(huán)境要求的提高，國(guó)家對(duì)現(xiàn)代的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也不斷提高，要求現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)(特別是中、小功率發(fā)動(dòng)機(jī))必須有高功率、高轉(zhuǎn)速、低油耗、低排放及低噪聲等要求，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件也提出了更高的要求。活塞作為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，工作環(huán)境非常惡劣(具有聞溫、聞壓、聞磨擦等)?；钊牟牧鲜腔钊焚|(zhì)的基本載體，為了適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，只有活塞的材料的性能發(fā)生大幅度提升，其他應(yīng)用的高新技術(shù)才能在此基礎(chǔ)上得以充分體現(xiàn)；現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)活塞大多采用鑄造鋁合金ZL109材料，但是該材料的高溫抗拉強(qiáng)度、彈性模量、熱傳導(dǎo)率、線(xiàn)性膨脹率、硬度等綜合性能較差，使得發(fā)動(dòng)機(jī)活塞工作 性能受限，使用壽命較低。對(duì)此，本申請(qǐng)人研制出的ー種新型鑄造鋁合金，其材料力學(xué)性能得到了一定的改善(其技術(shù)方案詳見(jiàn)由本申請(qǐng)人于2011年6月17日提交的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01110164489. 2的專(zhuān)利申請(qǐng)文件所述)。通過(guò)將其所得的鋁合金材料具體應(yīng)用于強(qiáng)動(dòng)カ發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，實(shí)驗(yàn)證明，雖然其性能較鑄造鋁合金ZL109材料有更優(yōu)的力學(xué)性能，但仍然不能完全滿(mǎn)足要求，仍然沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。針對(duì)上述不足，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的材料進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞惡劣的工作環(huán)境下，進(jìn)ー步提高其綜合力學(xué)性能，進(jìn)ー步延長(zhǎng)其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供ー種鑄造鋁合金的制備方法，使其所得鑄造鋁合金材料的綜合力學(xué)性能進(jìn)ー步提高，將其制造發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，能夠進(jìn)一歩提高發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的工作性能，進(jìn)ー步延長(zhǎng)活塞的使用壽命。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的ー種鑄造鋁合金的制備方法，包括以下步驟A、按如下重量份配備原材料Si 12-14 份，Cu :4. 8-6 份，Mg :0. 5-1. 2 份，Ni :2_3. 5 份，Ti :0. 05-0. 2 份，V :0. 05-0. 2 份，Mn :0. 1-0. 3 份，Zn :0. 1-0. 3 份，鋁錠:74. 3-80. 4 份；；B、將熔煉爐干燥后，按照步驟A所述配比的Cu和Ni放入熔煉爐中，繼續(xù)升溫，至Cu和Ni完全熔化；C、加入步驟A所述的鋁錠先投入二分之一的鋁錠，繼續(xù)加熱，待其熔化后再加入剩下的二分之ー招錠；D、當(dāng)鋁錠全部熔化至熔融狀態(tài)時(shí)，按步驟A所述的配比加入Si，攪拌，使硅粒表面完全覆蓋招液；E、加熱升溫，控制爐膛溫度在850°C _900°C，當(dāng)熔液變?yōu)殚冱S色時(shí)，用渣瓢進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁_認(rèn)硅粒、銅和鎳全部熔化后，繼續(xù)升溫至1000°c，并進(jìn)行恒溫保溫3. 5-4小時(shí)；F、保溫完畢后加入步驟A中所述的鎂塊、鋅塊、錳、鈦、和釩，另加出渣劑，10-15分鐘后，攪拌鋁液，再次確認(rèn)鋁液中的硅、銅、鎳和錳、鋅元素全部熔化，充分?jǐn)嚢杈鶆颍籊、最后進(jìn)行精煉、變質(zhì)和除氣處理即可。其中，所述鋁錠牌號(hào)為A199. 50。其中，所述除渣劑為鈉鹽或鉀鹽。進(jìn)ー步，步驟F和G之間，還包括步驟Fl :化學(xué)成分分析F步驟中最后再次確認(rèn)鋁液中的硅、銅、鎳和鎂全部熔化，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑?，取試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析。 本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明所述的制備方法，與201110164489. 2專(zhuān)利申請(qǐng)所述技術(shù)方案相比，通過(guò)對(duì)各原料配比進(jìn)行精確化合理調(diào)整，并在其原材料中添加了少量的Mn和Zn成分，在硅粒、銅和鎳全部熔化后，精確控制最佳保溫溫度和保溫時(shí)間；使其所得鋳造合金的微觀(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，并最終導(dǎo)致所得的鑄造鋁合金的綜合力學(xué)性能進(jìn)ー步提高，與現(xiàn)有鑄造鋁合金ZL109和201110164489. 2的專(zhuān)利申請(qǐng)所述技術(shù)方案所得的新型鑄造鋁合金相比，高溫?zé)崞趶?qiáng)度有較大幅度的提高；其他常溫抗拉強(qiáng)度、彈性模量、抗彎強(qiáng)度等力學(xué)性能均有所提高。將該鑄造鋁合金用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，對(duì)比臺(tái)架實(shí)驗(yàn)證明本方法所得的合金制備的活塞，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)活塞工作性能，與專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01110164489. 2所述的合金制備的活塞相比，使用壽命是其I. 5倍以上。具體性能指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)下表(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋁合金ZL109)。所述產(chǎn)品經(jīng)中國(guó)工程物理研究院環(huán)境實(shí)驗(yàn)中心鋁合金拉伸性能試驗(yàn)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)為
權(quán)利要求
1.一種鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟 A、按如下重量份配備原材料Si :12-14 份，Cu 4. 8-6 份，Mg 0. 5-1. 2 份，Ni :2_3· 5 份，Ti 0. 05-0. 2 份，V 0. 05-0. 2份，Mn 0. 1-0. 3 份，Zn 0. 1-0. 3 份，鋁錠74. 3-80. 4 份； B、將熔煉爐干燥后，按照步驟A所述配比的Cu和Ni放入熔煉爐中，繼續(xù)升溫，至Cu和Ni完全熔化； C、加入步驟A所述的鋁錠先投入二分之一的鋁錠，繼續(xù)加熱，待其熔化后再加入剩下的二分之一招錠； D、當(dāng)鋁錠全部熔化至熔融狀態(tài)時(shí)，按步驟A所述的配比加入Si，攪拌，使硅粒表面完全覆蓋招液； E、加熱升溫，控制爐膛溫度在850°C_900°C，當(dāng)熔液變?yōu)殚冱S色時(shí)，用渣瓢進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，確認(rèn)硅粒、銅和鎳全部熔化后，繼續(xù)升溫至1000°C，并進(jìn)行恒溫保溫3. 5-4小時(shí)； F、保溫完畢后加入步驟A中所述的鎂塊、鋅塊、錳、鈦、和釩，另加出渣劑，10-15分鐘后，攪拌鋁液，再次確認(rèn)鋁液中的硅、銅、鎳和錳、鋅元素全部熔化，充分?jǐn)嚢杈鶆颍? G、最后進(jìn)行精煉、變質(zhì)和除氣處理即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于所述鋁錠牌號(hào)為A199.50。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于所述除渣劑為鈉鹽或鉀鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于步驟F和G之間，還包括步驟Fl :化學(xué)成分分析F步驟中最后再次確認(rèn)鋁液中的硅、銅、鎳和鎂全部熔化，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑?，取試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鑄造鋁合金的制備方法，包括配料、熔煉、高溫保溫、精煉、變質(zhì)和除氣等步驟，本發(fā)明所述的制備方法，通過(guò)對(duì)各原料配比進(jìn)行精確化合理調(diào)整，并在其原材料中添加了少量的Mn和Zn成分，在硅粒、銅和鎳全部熔化后，精確控制最佳保溫溫度和保溫時(shí)間；使其所得鑄造合金的微觀(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，并最終導(dǎo)致所得的鑄造鋁合金的綜合力學(xué)性能進(jìn)一步提高，將該鑄造鋁合金用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)活塞工作性能，使用壽命是現(xiàn)有活塞的1.5倍以上。
文檔編號(hào)C22C1/02GK102732758SQ201210054630
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者袁云忠 申請(qǐng)人:重慶協(xié)成汽車(chē)零部件有限公司