一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金及其制備方法，該合金各元素按質(zhì)量百分比組成為：Si8.5-12.5、Cu1.8-2.4、Mg0.6-1.2、Ni1.2-1.6、Zn0.15-0.25、Mn0.1-0.2、Zr0.4-0.8、Cr0.05-0.1、Fe0.03-0.05、Ti0.04-0.08、B0.01-0.02、Li0.025-0.035、In0.02-0.03、Bi0.015-0.025、La0.04-0.06、Tm0.02-0.04、余量為鋁。本發(fā)明合金以Si、Cu、Ni、Mg等作為主合金化元素，B、Li、In、Bi、La、Tm等作為微合金化元素，發(fā)揮了各元素的作用，實(shí)現(xiàn)了合金化效果，提高了合金的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、高溫和尺寸穩(wěn)定性等性能，能夠滿足大功率發(fā)動(dòng)機(jī)活塞對(duì)更高機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷活塞材料的需求。
【專利說明】一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金及其制備方法，屬于鋁合金材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，它是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零件之一，其功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞直接與瞬時(shí)溫度22000C的高溫氣體接觸，其頂部溫度達(dá)300-400°C，且還承受著很大的氣體壓力，汽油機(jī)達(dá)
4-5MPa,柴油機(jī)高達(dá)8-9MPa，甚至更高，因此活塞承受著高溫、高壓的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的不斷提高，對(duì)活塞鋁合金的力學(xué)性能、耐熱性、耐磨性等性能提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金及其制備方法，該合金熱傳導(dǎo)性好，高溫強(qiáng)度高，耐磨性好,尺寸穩(wěn)定性好。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金，其各元素按質(zhì)量百分比組成為:Si 8.5-12.5, Cu 1.8-2.4、Mg 0.6-1.2, Ni 1.2-1.6, Zn 0.15-0.25, Mn 0.1-0.2, Zr 0.4-0.8, Cr 0.05-0.1、Fe 0.03-0.05、Ti 0. 04-0.08,B 0.01-0.02, Li 0.025-0.035、In 0.02-0.03, Bi
0.015-0.025、La 0.04-0.06、Tm 0.02-0.04、余量為鋁。
[0005]發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金的制備方法:在中頻爐中加入純鋁錠、鎂錠和鋅錠，加熱至710-7200C，待全部熔化后，添加Al-S1、Al-Cu合金，升溫至730_750°C，待全部熔清后，添加Al-Mn合金、Al-T1-B、A1-Ni合金、Zr合金，攪拌30_40min，待全部熔清后調(diào)溫至720_740°C，加入精煉劑精煉20-25min，扒渣后靜置10_15min ；降溫至690-710°C，加入稀土合金錠以及其它中間合金，待全部溶解后靜置20-30min，升溫至720_730°C移出坩堝，靜置20_30s，扒渣后進(jìn)行澆鑄；將所得的鑄錠以110-130°C /h速率升溫至240-280°C，保溫3_6h，再以80-1000C /h 速率升溫至 420-450°C，保溫 2_3h，再以 40_50°C /h 速率升溫至 510_530°C，保溫10-15h ;然后以70-90°C /h速率降溫至340-390°C，保溫5_10h，淬40_50°C水，降溫至180-220°C，保溫3-5h，空冷至室溫即可；
所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鎂10-15、氯化鋇5-10、硫化鉀5-10、蛭石8-12、冰晶石5-10、石英砂3-6、鋁礬土 4_8、硅酸鈉20-30、納米氮化硅
5-10、納米碳化鈣8-12；b.將蛭石、冰晶石、石英砂、鋁礬土粉碎過400-500目篩，混合均勻，再加入娃酸鈉、納米氮化娃、納米碳化鈣以及適量的水，3000-5000rpm高速研磨5_10min,制粒，然后將制得的顆粒在450-480°C下焙燒3-5h，冷卻至室溫，待用；c.將氯化鎂、氯化鋇、硫化鉀混合均勻，加熱至930-950°C，待其全部熔融后，將上述步驟(b)制得的顆粒加入熔融液中攪拌均勻，澆注成塊狀，待其冷卻至室溫即為所得精煉劑。
[0006]本發(fā)明精煉劑的脫雜質(zhì)率在65-75%之間，去除合金液中的夾雜物及使夾雜物變性效果好、凈化合金液提高了內(nèi)部質(zhì)量，氣孔度降低1-2度，得到有效的控制。
[0007]
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明合金以S1、Cu、N1、Mg等作為主合金化元素，B、L1、In、B1、La、Tm等作為微合金化元素，發(fā)揮了各元素的作用，實(shí)現(xiàn)了合金化效果，提高了合金的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、高溫和尺寸穩(wěn)定性等性能，能夠滿足大功率發(fā)動(dòng)機(jī)活塞對(duì)更高機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷活塞材料的需求。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金，其各元素按質(zhì)量百分比組成為:Si 8.5-12.5、Cu 1.8-2.4, Mg 0.6-1.2, Ni 1.2-1.6, Zn 0.15-0.25, Mn 0.1-0.2, Zr 0.4-0.8, Cr0.05-0.UFe 0.03-0.05,Ti 0.04-0.08,B 0.01-0.02、Li 0.025-0.035、In 0.02-0.03,Bi0.015-0.025、La 0.04-0.06、Tm 0.02-0.04、余量為鋁。
[0009]發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金的制備方法:在中頻爐中加入純鋁錠、鎂錠和鋅錠，加熱至715°C，待全部熔化后，添加Al-S1、Al-Cu合金，升溫至740°C，待全部熔清后，添加Al-Mn合金、Al-T1-B、A1-Ni合金、Zr合金，攪拌30min，待全部熔清后調(diào)溫至730°C，加入精煉劑精煉20min,扒渣后靜置15min ；降溫至710°C，加入稀土合金錠以及其它中間合金，待全部溶解后靜置20min，升溫至725°C移出坩堝，靜置25s，扒渣后進(jìn)行澆鑄；將所得的鑄錠以120°C /h速率升溫至260°C，保溫4h，再以100°C /h速率升溫至440°C，保溫2h，再以40°C /h速率升溫至520°C，保溫12h ;然后以80°C /h速率降溫至360°C，保溫8h，淬40°C水，降溫至190°C，保溫4h，空冷至室溫即可；
所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量(kg)的原料:氯化鎂10、氯化鋇10、硫化鉀6、蛭石8、冰晶石7、石英砂5、鋁礬土 6、硅酸鈉20、納米氮化硅6、納米碳化鈣8 ；b.將蛭石、冰晶石、石英砂、鋁礬土粉碎過400目篩，混合均勻，再加入硅酸鈉、納米氮化硅、納米碳化鈣以及適量的水，4000rpm高速研磨6min,制粒,然后將制得的顆粒在460°C下焙燒4h,冷卻至室溫，待用；c.將氯化鎂、氯化鋇、硫化鉀混合均勻，加熱至935°C，待其全部熔融后，將上述步驟(b)制得的顆粒加入熔融液中攪拌均勻，澆注成塊狀，待其冷卻至室溫即為所得精煉劑。
[0010]制得的鋁合金 經(jīng)檢驗(yàn)，其主要性能為:抗拉強(qiáng)度386Mpa，屈服強(qiáng)度為262Mpa，導(dǎo)熱系數(shù) 203W/m.k，線膨脹系數(shù) 14.6X10-6 1/K。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金，其特征在于:其各元素按質(zhì)量百分比組成為:Si 8.5-12.5, Cu 1.8-2.4, Mg 0.6-1.2, Ni 1.2-1.6, Zn 0.15-0.25, Mn 0.1-0.2, Zr0.4-0.8、Cr 0.05-0.1、Fe 0.03-0.05、Ti 0.04-0.08、B 0.01-0.02、Li 0.025-0.035、In0.02-0.03、Bi0.015-0.025、La 0.04-0.06、Tm 0.02-0.04、余量為鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞用鋁合金的制備方法，其特征在于:在中頻爐中加入純鋁錠、鎂錠和鋅錠，加熱至710-720°C，待全部熔化后，添加Al-S1、Al-Cu合金，升溫至730-750°C，待全部熔清后，添加Al-Mn合金、Al-T1-B, Al-Ni合金、Zr合金，攪拌30-40min，待全部熔清后調(diào)溫至720-740°C，加入精煉劑精煉20-25min，扒渣后靜置10-15min;降溫至690-710°C，加入稀土合金錠以及其它中間合金，待全部溶解后靜置20-30min，升溫至720-730°C移出坩堝，靜置20-30s，扒渣后進(jìn)行澆鑄；將所得的鑄錠以110-130°C /h 速率升溫至 240-280°C，保溫 3-6h，再以 80-100°C /h 速率升溫至 420-450°C，保溫2-3h，再以40-50°C /h速率升溫至510-530°C，保溫10-15h ;然后以70-90°C /h速率降溫至340-390°C，保溫5-10h，淬40-50°C水，降溫至180-220°C，保溫3-5h，空冷至室溫即可； 所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鎂10-15、氯化鋇5-10、硫化鉀5-10、蛭石8-12、冰晶石5-10、石英砂3-6、鋁礬土 4-8、硅酸鈉20-30、納米氮化硅5-10、納米碳化鈣8-12 ；b.將蛭石、冰晶石、石英砂、鋁礬土粉碎過400-500目篩，混合均勻，再加入娃酸鈉、納米氮化娃、納米碳化鈣以及適量的水，3000-5000rpm高速研磨5-10min,制粒，然后將制得的顆粒在450-480°C下焙燒3-5h，冷卻至室溫，待用；c.將氯化鎂、氯化鋇、硫化鉀混合均勻，加熱至930-950°C，待其全部熔融后，將上述步驟(b)制得的顆粒加入熔融液中攪拌均勻，澆注成塊狀，待其冷卻至室溫即為所得精煉劑。
【文檔編號(hào)】C22C1/03GK103469021SQ201310348355
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】徐興洪 申請(qǐng)人:安徽盛達(dá)前亮鋁業(yè)有限公司