[發(fā)明專利]一種汽油機(jī)活塞材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410496711.2
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN104233016A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳秀玉
• 申請（專利權(quán)）人: 福州鉅全汽車配件有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/04
• 分類號(hào): C22C21/04;C22C1/02;C22F1/043
• 代理公司: 福州君誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬合金及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽油機(jī)活塞材料及其制備方法。

背景技術(shù)

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2200℃的高溫氣體接觸，其頂部溫度達(dá)300℃以上，且還承受著很大的氣體壓力，一般汽油機(jī)達(dá)5-7Mpa，增壓直噴汽油機(jī)高達(dá)8~10?Mpa,柴油機(jī)高達(dá)15-22MPa，甚至更高，因此活塞結(jié)構(gòu)及所用材料應(yīng)滿足下列要求：①熱強(qiáng)度高；②導(dǎo)熱性好，吸熱性差；③熱膨脹系數(shù)小；④比重小；⑤有良好的減摩性，耐磨、耐蝕；⑥工藝性好；⑦成本低。目前，國內(nèi)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用的鋁合金活塞中，以共晶型ZL108、ZL109最為廣泛應(yīng)用。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率和排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，這些材料承受高溫負(fù)荷的能力越來越不能滿足要求。

中國專利CN103060625A公開的一種高銅高鎳液態(tài)模鍛鋁合金活塞材料中Cu:3.5-4.5%,Si:?13.5-14.5%,Mg:?0.05-0.25%,Fe:?0.4-1.05%,Ni:?1.5-2.5%,Ti:?0.05-0.15%,Mn:?0.1-0.35%,Cr:?0.01-0.15%,Zn:?0.05-1%,Sn:?0.01-0.1%,Pb:?0.01-0.2%,Bi:?0.01-0.08%,其應(yīng)用于掃雪車發(fā)動(dòng)機(jī)中，雖然其性能既能做的薄又能滿足高強(qiáng)度的要求，但是由于采用液態(tài)模鍛工藝，要求活塞結(jié)構(gòu)簡單，活塞內(nèi)腔不能有限制脫模的結(jié)構(gòu)，活塞內(nèi)腔對(duì)應(yīng)的模具內(nèi)模只能做一整個(gè)內(nèi)芯直脫的，否則無法脫模生產(chǎn)，銷孔座壁要薄，因?yàn)殇N孔座太厚的話，銷孔座會(huì)形成熱節(jié)點(diǎn)，易產(chǎn)生鑄造缺陷，而且所制得的活塞高溫抗強(qiáng)度能力差且含有小氣孔。為了提高A1/Si合金的力學(xué)性能，通常可加入Ti、B、Zr等元素細(xì)化晶粒，同時(shí)加入強(qiáng)化元素如：Cu、Mn、Mg、Ni等組成多元合金活塞材料，在合金中形成具有很強(qiáng)的抗高溫性能的強(qiáng)化相。中國專利CN103374674A公開的一種柴油機(jī)高強(qiáng)度鋁合金活塞，其高溫性能雖然有所提升，耐磨性好，但僅應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，性能不能滿足汽油發(fā)動(dòng)機(jī)增壓直噴活塞的薄壁高強(qiáng)度要求，因?yàn)椴裼蜋C(jī)活塞壁厚，轉(zhuǎn)速低，更追求耐磨性，而且其中Ni含量較高，國內(nèi)鎳的來源缺乏，增加了活塞的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前技術(shù)存在的問題，提供一種具有很好的高溫抗拉強(qiáng)度、硬度高、制造成本低的汽油機(jī)活塞材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種汽油機(jī)活塞材料，其包含合成材料的化學(xué)成分及各化學(xué)成分的重量百分比如下：

Si:?12-13%；

Fe:?0-0.4%；

Cu:?4.8-5.8%；

Mn:?0-0.2%；

Mg:?0.8-1.3%；

Ni:?0.8-1.5%；

Zn:?0-0.1%；

Ti:?0.05-0.15%；

Pb:?0-0.1%；

余量為AL，各成分的總量之和為100%。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的一種汽油機(jī)活塞材料，其包含合成材料的化學(xué)成分及各化學(xué)成分的重量百分比如下：

Si:?12.5%；

Fe:?0.2%；

Cu:?5.3%；

Mn:?0.1%；

Mg:?1.0%；

Ni:?1.0%；

Zn:?0.1%；

Ti:?0.1%；

Pb:?0.05%；

AL：79.65%。

所述的活塞材料中雜質(zhì)Cr⁶⁺含量小于0.1%，Hg含量小于0.1%，Cd含量小于0.01%，多溴二苯醚含量小于0.1%，多溴聯(lián)苯含量小于0.1%。

本發(fā)明的另一目的是提供一種汽油機(jī)活塞材料的制備方法，其制備步驟如下：

1）在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600℃，鋁錠熔解，加入鋁錠重量0.2-0.3%的L型低溫除渣劑，攪拌除去表層雜質(zhì)，把除AL外的Si，F(xiàn)e，Cu，Mn，Mg，Ni，Zn，Ti，?Pb按各自的重量百分比加入熔煉爐中，繼續(xù)加熱到上述金屬完全融化狀態(tài)，再加入鋁錠重量0.2-0.3%的H型除渣劑；

2）將熔融的鋁液傳送入保溫爐并在740-770?℃下保溫，加入鋁錠重量0.2-0.3%的磷復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行細(xì)化變質(zhì)處理；