[發明專利]一種發動機缸蓋用新型高強耐高溫鋁合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510175145.X
• 申請日: 2015-04-14
• 公開（公告）號: CN104862537A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 黃浩
• 申請（專利權）人: 蕪湖市鴻坤汽車零部件有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及鋁合金領域，特別是一種發動機缸蓋用新型高強耐高溫鋁合金材料及其制備方法。

背景技術

鑄造鋁合金具有比容小、強度高、鑄造成形性好和加工性能優良、膨脹系數小和流動性好等一系列優點，被廣泛應用于汽車、航空、航天以及家電等行業中。目前國內外大部分轎車發動機缸體、缸蓋已基本采用高強度鋁合金生產，全鋁合金的材質，減輕了車身重量同時，還增強了發動機的散熱效果，提高了發動機工作效率，而且壽命也更長。從節油的角度看，鑄鋁發動機在節油方面的優勢頗受人們關注。因為汽車的重量每降低，其耗油量能夠降低0.6％-1％。為了降低燃料消耗，同時也為了減少汽車尾氣排放對大氣環境的污染，減輕汽車自重是一個重要的措施。因此，汽車鑄件不斷被輕質鋁鑄件取代已成為發展趨勢。被用作轎車發動機缸體缸蓋的材料主要有國內的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美國的328.0，法國的A-S5U3，日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統牌號的鋁硅合金在普通使用性能上已經能滿足使用要求，但是當零件處于復雜的應力狀態時，往往存在許多不足之處。

近年來，隨著發動機功率的不斷提高使得缸蓋的工作溫度和工作壓力顯著增加，燃燒室壓強上升至18-20MPa，進出氣口鼻梁溫度接近300℃。為了適應發動機缸蓋惡劣工作條件的要求，這就要求發動機缸蓋用鑄造鋁合金材料除具有良好的室溫性能外，還應保證其高溫性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發動機缸蓋用新型高強耐高溫鋁合金材料及其制備方法。本發明通過研究制備出一種成分配比科學合理的鋁合金配方，通過特殊的處理工藝，制成具有高強、耐高熱的鋁合金材料。

為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：

一種發動機缸蓋用新型高強耐高溫鋁合金材料，由下列各成分按質量百分比組成：L6鋁合金8-10、硅7.2-7.5、鋅0.55-0.6、鎂0.2-0.23、錫0.1-0.12、鎳0.3-0.36、鈧0.08-0.1、廢鋁中間合金粉35-40、余量為鋁；

所述廢鋁中間合金粉由下列重量份的原料制成：廢鋁屑60-65、錳15-18、銅10-12、鉻6-8、鋯7-9、石墨粉2-3、氯化鈉1.5-2、冰晶石粉1-1.5；制備方法為：(1)將廢鋁屑先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑除去表面的油漬，最后放入烘箱烘干水分待用；(2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐中，升溫至850℃直至全部熔化，然后降溫至760℃-770℃時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分鐘，繼續調節爐溫至740℃-750℃，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；(3)當爐溫達到730℃時，將石墨粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻后靜置，保溫靜置40分鐘；(4)扒去浮渣后將金屬液澆入氣體霧化制粉設備中，制備成粒徑在100μm以下的粉末即得。

本發明所述一種發動機缸蓋用新型高強耐高溫鋁合金材料，由以下具體步驟制備而成：

(1)將除廢鋁中間合金粉之外的所有成分各自制成細粉備用，將所有工具和模具在250℃條件下進行與熱處理，備用；

(2)將鋁粉加入坩堝電阻爐中，升溫至鋁粉完全熔化后迅速升溫至820℃，然后用鐘罩將硅粉分兩次壓入鋁液并且輕輕攪拌，直至全部熔化后迅速降低爐溫，在760℃-780℃時壓入廢鋁中間合金粉，保溫40-60分鐘，繼續調節爐溫至730℃-740℃，壓入其余剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；

(3)將占金屬液質量2-3％的精煉劑用鐘罩壓入金屬液中間高度處，緩慢作圓周并成傾斜運動，使金屬液均勻翻滾，作用時間約7-9分鐘，靜止5分鐘后，再通過氬氣進行精煉6-8分鐘，靜置20分鐘，再進行扒渣，扒渣后取樣分析；

(4)將成分合格的合金液靜置10-20分鐘后，將合金液澆入已預熱的模具中，冷卻后取出，采用T6熱處理工藝(工藝條件為：固溶處理為500℃，5.5小時，時效處理為180℃，5小時)進行熱處理，最后得到本發明產品。