[其他]一种铝硅铜镁镧钛活塞合金

说明书

本发明属于一种耐高温负荷、热体积稳定性好、耐磨损的合金材料，主要用于制造各种活塞，尤其是中等功率的强化柴油机活塞。

活塞是发动机的重要基础件之一。它在高温高压气体推动下，高速往复运动。因此，要求材料应具有良好的高温强度、耐磨损，并且活塞本体在工作高温下体积膨胀小、不产生热拉缸现象。目前使用的活塞材料多数为铝硅铜镁系合金，这种合金活塞本体取样的高温瞬时抗拉强度（300℃，保温30分钟，变形速率0.1～0.3%/分钟）低于8Kgf/mm²，活塞热体积稳定性（250℃，保温4小时，自然冷却。测量加热前后活塞头部外园相互垂直的两个直径各自的变化率）大于0.03%。此外，合金金相显微组织中，铁的金属间化合物相形态不稳定，常有粗大针状形态的铁的金属间化合物相出现，并且活塞本体针孔多。为了改进活塞合金，提高各方面性能，在合金中常加入1.3～2.5%镍，如西德Mahle公司的活塞合金Mahle124，含镍1.3%（重量百分数），由于镍用量大，炼制含镍的中间合金能量消耗大，大大提高活塞成本。

本发明的目的在于研制一种新型的活塞合金，以降低活塞成本，同时又能提高活塞的高温强度、耐磨性和热体积稳定性，保证对活塞金相显微组织和针孔要求。以代替目前使用的无镍活塞合金或含镍的活塞合金。

本发明是以铝-硅-铜-镁系合金为基础，通过添加微量镧、钛等元素研制而成。合金经磷变质处理，并且通过控制合金熔炼工艺和热处理工艺，使合金的金相显微组织为多相组织：细小短杆状或点状的共晶硅;少量细小初生硅;铁的金属间化合物均呈细小鱼骨状，无针状形态出现;在α-A1基体上弥散分布热稳定性高的含镧金属间化合物硬质点;铝合金中不可避免的氢，呈镧-氢的化合物La_xH_y存在，高度弥散分布在基体中，减少氢引起的针孔有害作用。合金的化学成份（以重量百分数计算）：Si：11～13%，Cu：1～1.3%;Mg：1～1.3%;La：0.03～0.1%;Ti：0.1～0.2%;P：0.005～0.05%;其余为Al。采用金属型将合金铸造成活塞毛坯，经固溶处理和时效处理。

本发明的合金活塞本体取样高温瞬时抗拉强度≥10Kgf/mm²，常温抗拉强度≥25Kgf/mm²，布氏硬度HB≥100，活塞热体积稳定性＜0.015%，工作时不产生热拉缸现象，铁的金属间化合物相呈细小鱼骨状分布，降低了针孔的有害作用，形成的镧-氢化合物高度弥散分布，起到了弥散强化有利作用。由于加入极微量镧，与加入镍的成本相比，至少降低50%，且合金熔炼工艺简单、无污染、无腐蚀、能耗低。该合金适用于各种活塞生产，尤其是中等功率的强化柴油机活塞。