[发明专利]一种发动机活塞用铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机活塞用铝合金及其制备方法，属于铝合金材料领域。

背景技术

活塞被称为发动机的心脏，它是发动机中最重要的零件之一，其功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。在发动机工作时，活塞直接与瞬时温度2200℃的高温气体接触，其顶部温度达300-400℃，且还承受着很大的气体压力，汽油机达4-5MPa,柴油机高达8-9MPa，甚至更高，因此活塞承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。随着发动机功率的不断提高,对活塞铝合金的力学性能、耐热性、耐磨性等性能提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机活塞用铝合金及其制备方法，该合金热传导性好，高温强度高，耐磨性好，尺寸稳定性好。

本发明采用的技术方案如下：

    一种发动机活塞用铝合金，其各元素按质量百分比组成为：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、余量为铝。

    发动机活塞用铝合金的制备方法：在中频炉中加入纯铝锭、镁锭和锌锭，加热至710-720℃，待全部熔化后，添加Al-Si、Al-Cu合金，升温至730-750℃，待全部熔清后，添加Al-Mn合金、Al-Ti-B、Al-Ni合金、Zr合金，搅拌30-40min，待全部熔清后调温至720-740℃，加入精炼剂精炼20-25min，扒渣后静置10-15min；降温至690-710℃，加入稀土合金锭以及其它中间合金，待全部溶解后静置20-30min，升温至720-730℃移出坩埚，静置20-30s,扒渣后进行浇铸； 将所得的铸锭以110-130℃/h速率升温至240-280℃，保温3-6h，再以80-100℃/h速率升温至420-450℃，保温2-3h，再以40-50℃/h速率升温至510-530℃，保温10-15h；然后以70-90℃/h速率降温至340-390℃，保温5-10h，淬40-50℃水，降温至180-220℃，保温3-5h，空冷至室温即可；

所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化镁 10-15、氯化钡5-10、硫化钾5-10、蛭石8-12、冰晶石5-10、石英砂3-6、铝矾土4-8、硅酸钠20-30、纳米氮化硅5-10、纳米碳化钙8-12；b.将蛭石、冰晶石、石英砂、铝矾土粉碎过400-500目筛，混合均匀，再加入硅酸钠、纳米氮化硅、纳米碳化钙以及适量的水，3000-5000rpm高速研磨5-10min，制粒，然后将制得的颗粒在450-480℃下焙烧3-5h，冷却至室温，待用；c.将氯化镁、氯化钡、硫化钾混合均匀，加热至930-950℃，待其全部熔融后，将上述步骤（b）制得的颗粒加入熔融液中搅拌均匀，浇注成块状，待其冷却至室温即为所得精炼剂。

本发明精炼剂的脱杂质率在65-75%之间，去除合金液中的夹杂物及使夹杂物变性效果好、净化合金液提高了内部质量，气孔度降低1-2度，得到有效的控制。

 

本发明的有益效果：

本发明合金以Si、Cu、Ni、Mg等作为主合金化元素，B、Li、In、Bi、La、Tm等作为微合金化元素，发挥了各元素的作用，实现了合金化效果，提高了合金的机械强度、耐磨性、高温和尺寸稳定性等性能，能够满足大功率发动机活塞对更高机械负荷和热负荷活塞材料的需求。

具体实施方式

    一种发动机活塞用铝合金，其各元素按质量百分比组成为：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、余量为铝。