[發明專利]一種高熱強度鋁硅合金材料及其制造方法

在審

• 申請號: 202110795041.4
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113502417A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 袁曉麒;張蓮;高凌宇
• 申請（專利權）人: 無錫華星機電制造有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22F1/043
• 代理公司: 無錫睿升知識產權代理事務所(普通合伙) 32376
• 代理人: 張悅

本發明公開了一種高熱強度鋁硅合金材料及其制造方法，其技術方案要點是包括按質量百分比的成分：Si：8.5～10％；Cu：3.0～4.5％；Ni：2.0～3.0％；Mg：1.0～2.5％；Zr:0.05～0.3％；Ti：0.05～0.3％；Er：0.05～0.3％；Pt：0.05～0.23％，剩余成分為Al，本發明具有更好的高溫抗蠕變性能，更佳的高熱強度，細化晶粒，金相組織更加均勻的優點。

技術領域

本發明涉及高強度合金及其制備領域，特別涉及一種高熱強度鋁硅合金材料及其制造方法。

背景技術

鋁硅合金是很重要的一種工業合金，廣泛地應用于航空、交通、建筑、汽車等重要行業。不管是航空、航海還是陸上交通，都離不開發動機，活塞被稱為發動機的心臟，它是發動機中最重要的零件之一?；钊诎l動機中經受著高溫、高壓的熱負荷和機械負荷，傳統鋁硅合金不能這種嚴苛的環境中長時間使用，傳統鋁硅合金的高溫性能不足嚴重制約活塞的發展，故開發出高熱強度鋁硅合金材料十分必要。

發明內容

針對上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種高熱強度鋁硅合金材料及其制造方法，具有更好的高溫抗蠕變性能，更佳的高熱強度，細化晶粒，金相組織更加均勻的優點。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種高熱強度鋁硅合金材料，包括按質量百分比的成分：

Si：8.5～10％；Cu：3.0～4.5％；Ni：2.0～3.0％；Mg：1.0～2.5％；Zr:0.05～0.3％；Ti：0.05～0.3％；Er：0.05～0.3％；Pt：0.05～0.23％，剩余成分為Al。

進一步的，包括按質量百分比的成分：Zr:0.08～0.16％。

進一步的，包括按質量百分比的成分：Er:0.08～0.15％。

進一步的，包括按質量百分比的成分：Ti:0.08～0.16％。

一種制備高熱強度鋁硅合金材料的制造方法，包括以下步驟：

S1：準備各組分配制鋁液，并且準備模具；

S2：將鋁液注入到模具中凝固成型，成型之后得到鑄件；

S3：鑄件淬火；

S4：鑄件回火。

進一步的，在步驟S2中，首先將鋁液加熱到760℃經模具澆道平穩充型至內腔。

進一步的，在步驟S3中，鑄件放入水箱中進行淬火。

進一步的，在步驟S3中，水箱溫度范圍控制在60-80℃，水箱的水位控制在鑄件銷孔中心處。

進一步的，在步驟S4中，將鑄件放入烘箱中，以230℃的溫度條件回火15h。

進一步的，在步驟S4中，鑄件回火后硬度控制在105-140HB。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：

1.材料中鋯和鋁形成ZrAl3化合物，可阻礙再結晶過程，細化再結晶晶粒，鋁基體中發生再結晶形核時，AlgZr質點又能起到阻礙作用，能夠很好地釘扎晶界和位錯，使得合金的再結晶行為得到抑制，最終達到細化晶粒。

2.Ti可在合金中形成TiAlz相，成結晶時的非自發核心，顯著地細化了鑄造組織，進一步提高材料的機械性能。

3.Er在材料中產生AlgEr相，其晶格常數與AI十分接近,熔點為1067℃，因而具有較高的熱穩定性，Al3Er相的晶格常數接近于Al,故可以與Al基體共格，成為形核核心，從而提高形核率，也可以繼續生-長成粗大的初生相Al3Er，阻礙晶粒繼續生長，能夠有效地細化晶粒，提高材料性能。