CN102358928A - 自生混合颗粒增强铝合金缸套及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种自生混合颗粒增强铝合金缸套由铝合金以及一定含量的Ni和Si构成。在合金凝固过程中，从熔液中先析出的Al₃Ni颗粒在离心力的作用下会推动部分初晶Si颗粒一起向外运动，最终获得外层偏聚大量初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒的偏聚层，内层偏聚初晶Si颗粒，中间为基体层的筒状毛坯铸件。筒状毛坯件经车削内层和中间层后，留下具有高体积分数的外层，由此得到自生混合颗粒增强铝合金缸套。该铝合金缸套与铝缸体进行压力铸造组合成形，经过机械加工和装配后得到全铝内燃发动机。本发明获得的自生颗粒混合增强缸套重量轻、颗粒体积百分含量高，具有优良的耐磨性能和耐高温性能，能提高发动机的工作效率。

Description

自生混合颗粒增强铝合金缸套及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发动机气缸部件，特别是一种自生混合颗粒增强铝合金缸套及其制造方法。

背景技术

缸套是内燃发动机的重要零部件之一，其内表面由于受到高温高压燃气的作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。因此，缸套的机械性能和高温热性能对发动机的工作效率，使用寿命以及工作状态有重要的影响。

近年来，铝合金缸套的技术开发成为重要议题，已有技术中出现了高硅铝合金缸套喷射冶金法、铝合金气缸内表面涂覆处理工艺以及离心铸造法制备Al-Si-Mg合金以及初晶Si/Mg₂Si颗粒增强铝合金缸套内层工艺。另外，开展了离心铸造Al-Ni和Al-Ni-Si合金初生铝镍相梯度功能复合材料的基础研究。同时，报道了采用Al-Ni-Si合金材料来制备发动机箱体，汽缸套以及活塞的技术。现分别叙述如下：

1.高硅铝合金气缸套的工艺主要是采用快速凝固喷射成形+高温挤压。德国戴姆勒-奔驰汽车制造公司与PEAK公司合作已将该法应用于部分高档轿车发动机缸套的制造(见中华人民共和国专利局“发明专利申请公开说明书”，发明名称：超共晶铝合金汽缸衬筒及其制造方法；申请号：95117636.6；申请日：95.10.24；公开日：1996年8月28日)。但是，该法工艺流程长、设备投入大，气缸套制造成本很高。

2.铝合金气缸内表面涂覆工艺主要是对铝合金缸套内表面进行陶瓷化处理，如喷涂耐磨涂层或激光烧结Si，Al₂O₃等耐磨颗粒。该方法首先将发动机缸体和缸套同时整体铸出，为了提高缸套的耐磨性，用激光熔化缸套的内表面，同时将增强颗粒熔覆至缸套内表面，然后机械加工成形。该法的主要不足在于熔覆层有孔洞，在使用过程中出现熔覆层脱落的现象。

3.离心铸造法制备初晶Si/Mg₂Si颗粒增强缸套内层工艺是最近被提出的(见中华人民共和国专利局“发明专利申请公开说明书”，发明名称：内层颗粒增强缸套及其制造方法；申请号：200810070197.0；申请日：2008.8.27；公开日：2009年1月7日)。这种方法的最大特点是尽可能的遵循了现有普通铸铁缸套的制造方法，生产效率高且工艺简单。然而，这种缸套由于是颗粒内层增强，在离心铸造过程中，铸造夹渣、气孔等缺陷与颗粒同时偏移至铸件内层区域，致使其机械加工难度增大，缸套成品率降低并影响了其耐磨性能。

4.欧洲专利DE19845279A1号曾公开一种采用Al-Ni-Si合金材料来制备发动机箱体，汽缸套以及活塞。该专利文件仅研究了一定合金成分的Al-Ni-Si合金材料(Si 12-17％(wt.)，Ni(4.1+0.2x Si％)到12％，Cu，Mg，Mn，Fe，Ti，B和P总共0.5-8％，其余为Al)能用于制备发动机零部件，最终获得的组织是初晶Si均匀的分布在铝镍相和基体中。该专利涉及的制备发动机箱体，汽缸套以及活塞的工艺方法是普通重力铸造方法，没有涉及到离心铸造的方法。另外，该合金的Si含量较低，不足以形成足够高硬度的初晶Si颗粒。

5.国内外已经报道了大量的关于Al-Ni二元合金离心铸造制备自生梯度功能复合材料(Functionally Gradient Materials，简称FGM)的基础研究。日本学者Yoshimi Watanabe等研究了离心铸造制备的Al-Al₃Ni功能梯度材料的颗粒尺寸、形状，以及重力系数和冷却速度等对颗粒梯度分布的影响(见Science andEngineering of Composite Materials Vol.11，Nos.2-3，2004，185-199.)。印度的T.P.D.Rajan等人研究了Al和不同含量的Ni(10-40％)在离心铸造条件下制备Al-Al₃Ni金属间化合物梯度功能材料，通过对这些不同镍含量的梯度材料组织性能的研究，发现Al-20％Ni材料通过离心铸造能形成更好的梯度分布(见Journal ofAlloys and Compounds 453(2008)L4-L7)。张宝生等对Al-10Ni和Al-13Ni金属间化合物梯度功能材料进行研究后认为：沿离心力的方向初生金属间化合物相体积浓度和尺寸均呈现明显的梯度分布，其物理力学性能的变化和强化相粒子的梯度分布具有良好的对应关系；控制离心加速率G可以获得高浓度大梯度分布材料(见哈尔滨工业大学学报1998年4月第30卷第2期)。

据相关报道，由Al-Ni二元合金形成的Al₃Ni颗粒梯度复合材料的硬度普遍不高，不能满足发动机汽缸套的耐磨性要求。

另据报道，日本学者Ohmi.T等采用复合离心铸造的方法(Centrifugal DuplexCasting简称CDC)将Al-12.6wt％Si的熔体先浇入旋转模具，然后，立刻又浇入Al-30wt％Ni的熔体，得到了Al-Ni和Al-Si两种合金复合的功能梯度材料。两种合金在模具中完全混合后的成分为Al-7.5％Ni-9％Si。(见JOURNAL OF THEJAPAN INSTITUTE OF METALS Vol.64No.7，JUL 2000，483-489)。该合金成分形成的Al₃Ni颗粒的体积百分率很低，也不能形成高硬度的初晶Si颗粒。因此，材料的硬度和耐磨性不高。

另外，这种两次浇注的离心铸造方法的工艺难度很大，实际应用非常困难。

除此之外，没有见到任何关于Al-Ni-Si三元合金离心铸造梯度功能材料的报道。

因此，本专利文件的权利要求中提到采用离心铸造来制备自生颗粒混合增强铝合金缸套。采用离心铸造就是为了得到高颗粒百分含量的增强层(1)，从而提高缸套的耐磨性能。同时本专利还将硅的含量扩大到17～25％(wt.)，该范围已延伸到合金的过共晶成分区域，增加铝合金颗粒增强层(1)中初生初晶Si颗粒的百分含量。同时本专利还将Ni的含量扩大到8％～15％(wt.)，增加铝合金颗粒增强层(1)中初生Al₃Ni颗粒的百分含量。

发明内容

本发明提供一种自生混合颗粒增强铝缸套及其制造方法。该铝缸套的铸件毛坯由离心铸造获得，铸件毛坯在径向方向上分为外层自生混合颗粒增强层、中间基体层以及内层的初晶Si颗粒层。通过机械加工切除铸件毛坯中间基体层以及内层的颗粒层，从外层自生颗粒增强层中获得孔隙率低，机械强度高，内表面耐磨的颗粒增强缸套。

进一步，所述铝缸套中的增强颗粒为初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒。

进一步，所述铝缸套的自生混合颗粒总体积分数为15-50％。两种颗粒的相对体积百分含量为：初生Al₃Ni占60％-80％，初晶Si占20％-40％。

进一步，所述自生混合颗粒增强层的厚度为2-10mm。

进一步，所述铝缸套基体材料为铝或铝基合金。

进一步，铝缸套铸造基体材料选用，熔炼时在液态Al中加入Ni和Si，形成Al-Si-Ni合金，其中，Si含量为17～25wt％，Ni含量为8～15wt％，以及少量的Cu、Ti、Mg，其余为Al，在铸造凝固过程中分别析出初生Al₃Ni和初晶Si颗粒。

进一步，所述增强颗粒Al₃Ni与铝缸套基体铝材料熔液之间存在密度差，通过离心铸造方式实现Al₃Ni颗粒向外偏聚，同时，先析出的Al₃Ni颗粒推动随后析出的初晶Si颗粒一起向着铸件外层运动，致使外层自生混合颗粒增强层的形成；通过离心铸造得到自生混合颗粒增强层铝合金缸套铸件毛坯；离心铸造转速为1000-5000rpm，浇注温度为700-950℃，模具预热温度为250-500℃。

进一步，缸套铸件毛坯内孔经过车削加工，加工厚度为1-6mm，去除缸套铸件毛坯的中间层和内层，从而在铸件外层自生颗粒增强层中获得含有初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒的铝缸套。

进一步，在铝合金缸体压铸时(高压或者低压铸造)，经机械加工的铝缸套零件送入压铸机，与铝合金缸体经过压力铸造组合成形为一体，结合界面为冶金结合。

进一步，将铝缸套和铝缸体的铸造组合体进行机械加工，铝缸套内表面车削加工去除厚度0.5-2.0mm，然后珩磨、抛光，最后装配活塞、活塞环及其它零件，获得全铝合金发动机。

本发明的有益效果是：采用自生混合颗粒增强缸套，增强颗粒与基体结合良好，能提高材料的强度。采用离心铸造法，在离心力的作用下，密度比铝液大的初生Al₃Ni颗粒会偏聚到缸套毛坯的外层，同时初生Al₃Ni颗粒会包裹着大量初晶Si颗粒一起往外层运动；密度小于铝液的初晶Si颗粒会偏聚到缸套毛坯的内层，最终获得外层偏聚大量初生Al₃Ni和初晶Si的混合颗粒，内层偏聚初晶Si颗粒，中间为基体层的筒状缸套毛坯铸件。毛坯经车削内层和中间层后，留下的外层中初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒的百分含量很高。本发明采用离心铸造获得自生颗粒混合增强缸套，具有重量轻、颗粒体积百分含量高，好的机械性能和耐高温性能，能提高发动机的工作效率等优点，同时增强颗粒和基体界面结合性好，能延长缸套的使用寿命。

与喷射沉积铝合金缸套工艺相比，本发明制造工艺简单，可参照现行的离心铸造制备铸铁汽缸套的工艺；设备投入小，生产效率高。因此，本发明缸套生产成本低，具有广泛推广的可能性。

与铝合金气缸内表面涂覆工艺相比，本发明缸套中的增强颗粒为自生颗粒，即增强颗粒在铸造冷却过程中自熔体中产生，与基体结合牢固，因此，大大降低了缸套使用过程中耐磨颗粒失效脱落的几率，延长了缸套的使用寿命；

与离心铸造法制备初晶Si/Mg₂Si颗粒增强Al-Si-Mg合金缸套内层工艺相比，由于本发明缸套中的增强颗粒多为铝镍相，具有较大的密度，在离心场中将偏聚到铸件外层，而铸造过程中产生的气孔、夹渣等缺陷将偏聚到铸件内层，这样就最大程度的保证了铸件外层，即缸套的内层使用表面不含任何缺陷，提高了零件的强度和耐磨性。

与传统的铸铁缸套相比，本发明铝合金缸套的密度只有铸铁材料的三分之一，因此能极大的减轻发动机重量，这符合当前行业内减重降排的发展要求；因本发明铝合金缸套具有与铝合金活塞大致相同的热膨胀系数，在使用过程中具有近似的膨胀量，热机工况更加稳定，因此，在装机时可以适当降低缸套与活塞之间的配缸间隙，有利于减小内燃机燃烧室内串气的发生，从而减少尾气排放量；此外，铝合金缸套的导热性能优良，能有效降低发动机工作缸温，也能起到降低尾气排放的作用。

附图

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

附图1为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸造毛坯的横截面结构示意图；

附图2为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸造毛坯经过机械加工后得到的缸套的横截面结构示意图；

附图3为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套与铝合金缸体压力铸造组合成形后的结构示意图。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。附图为本发明实施过程的缸套(铸件)及其与缸体组合成形的结构示意图。

图1为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸件毛坯横截面的结构示意图。如图所示：本实施例的外层颗粒增强的缸套包括外层的自生混合颗粒增强层(1)、中间基体层(2)以及内侧的初晶Si颗粒层(3)；增强层(1)由增强颗粒分布在铝缸套基体内构成，中间基体层(2)没有颗粒，为铝合金基体，内侧的初晶Si颗粒层(3)为初晶Si颗粒在铝合金基体上分布；自生混合颗粒增强层(1)中增强颗粒为初晶Al₃Ni和初晶Si混合颗粒，基体材料为铝或铝基合金。

图2为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸件毛坯经过机械加工后的缸套零件横截面的结构示意图。如图所示：铸件毛坯经过机械加工去除中间基体层(2)以及内侧的初晶Si颗粒层(3)后，留下了外层颗粒增强层(1)，缸套内表面为含有耐磨颗粒的组织。

图3为本发明铝缸套和铝缸体压力铸造组合成形后的结构示意图。如图所示：(1)为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套。该缸套经过缸套铸件毛坯机械加工后获得；该缸套在压力铸造时，预先放入压力铸造机的模具中，然后浇入铝合金液体而镶进铝合金缸体中；(4)为铝缸体。该缸体是在压力铸造时浇入铝合金液体而获得。

具体实施方式

以下为铝缸套混合颗粒增强层内的自生颗粒按体积百分含量的实施例：

实施例一

增强层形成缸套的壁厚，缸套内表面的初生Al₃Ni和初晶Si增强颗粒的总体积百分含量为15％。在初生Al₃Ni和初晶Si的混合增强颗粒中，初生Al₃Ni颗粒按相对体积百分含量占70％。

实施例二

增强层形成缸套的壁厚，缸套内表面的初生Al₃Ni和初晶Si增强颗粒的总体积百分含量为30％，在初生Al₃Ni和初晶Si的混合增强颗粒中，初生Al₃Ni颗粒按相对体积百分含量占70％。在本实施例中增强颗粒的百分含量使缸套的耐热性和耐磨性能等优于实施例一。

实施例三

增强层形成缸套的壁厚，缸套内表面的初生Al₃Ni和初晶Si增强颗粒的总体积百分含量为40％，在初生Al₃Ni和初晶Si的混合增强颗粒中，初生Al₃Ni颗粒按相对体积百分含量占70％。本实施例增强颗粒中的初生Al₃Ni颗粒的体积百分含量使缸套的耐热性和耐磨性能等优于实施例二。

实施例四

增强层形成缸套的壁厚，缸套内表面的初生Al₃Ni和初晶Si增强颗粒的总体积百分含量为50％，在初生Al₃Ni和初晶Si的混合增强颗粒中，初生Al₃Ni颗粒按相对体积百分含量占70％。本实施例增强颗粒中的初生Al₃Ni颗粒的体积百分含量使缸套的耐热性和耐磨性能等优于实施例三。

以下为本发明制造方法的实施例。

制造实施例一

一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法，包括液态复合材料的制备、铸造、铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、后续加工。

自生混合增强颗粒是在Al呈液态时加入Ni、Si，然后在铸造凝固过程中自熔体中析出。Si含量为17wt％，Ni含量为8wt％，以及少量的Cu、Ti、Mg；离心铸造过程中，浇注温度为850℃，模具的预热温度为400℃，离心机的旋转速度为1000rmp。

铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工，内孔机械车削量1-6mm，切除中间铝基体层和内层初晶Si颗粒层，得到本发明的缸套零件。

本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造，与铝缸体镶铸成一体；然后进行该镶铸体的机械加工，缸套内表面加工量0.5-2.0mm；对缸套内表面进行珩磨、抛光处理；最后，进行发动机的装配，得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。

制造实施例二

一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法，包括液态复合材料的制备、铸造、铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、后续加工。

自生混合增强颗粒是Al呈液态时加入Ni、Si，然后在铸造凝固过程中自熔体中析出。Si含量为17wt％，Ni含量为8wt％，以及少量的Cu、Ti、Mg；离心铸造过程中，浇注温度为850℃，模具的预热温度为400℃，离心机的旋转速度为3000rmp。

铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工，内孔机械车削量1-6mm，切除中间铝基体层和内层初晶Si颗粒层，得到本发明的缸套零件。

本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造，与铝缸体镶铸成一体；然后进行该镶铸体的机械加工，缸套内表面加工量0.5-2.0mm；对缸套内表面进行珩磨、抛光处理；最后，进行发动机的装配，得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。

本实施例的离心铸造转速高于实施例一，铝缸套铸件毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例一，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例一的铝缸套。

制造实施例三

一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法，包括液态复合材料的制备、铸造、铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、后续加工。

自生混合增强颗粒是Al呈液态时加入Ni、Si，然后在铸造凝固过程中自熔体中析出。Si含量为17wt％，Ni含量为8wt％，以及少量的Cu、Ti、Mg；离心铸造过程中，浇注温度为850℃，模具的预热温度为400℃，离心机的旋转速度为5000rmp。

铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工，内孔机械车削量1-6mm，切除中间铝基体层和内层初晶Si颗粒层，得到本发明的缸套零件。

本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造，与铝缸体镶铸成一体；然后进行该镶铸体的机械加工，缸套内表面加工量0.5-2.0mm；对缸套内表面进行珩磨、抛光处理；最后，进行发动机的装配，得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。

本实施例的离心铸造转速高于实施例二，铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例二，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例二的铝缸套。

制造实施例四

一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法，包括液态复合材料的制备、铸造、铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、后续加工。

自生混合增强颗粒是在Al呈液态时加入Ni、Si，然后在铸造凝固过程中自熔体中析出。Si含量为25wt％，Ni含量为15wt％，，以及少量的Cu、Ti、Mg；离心铸造过程中，浇注温度为850℃，模具的预热温度为400℃，离心机的旋转速度为1000rmp。

铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工，内孔机械车削量1-6mm，切除中间铝基体层和内层初晶Si颗粒层，得到本发明的缸套零件。

本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造，与铝缸体镶铸成一体；然后进行该镶铸体的机械加工，缸套内表面加工量0.5-2.0mm；对缸套内表面进行珩磨、抛光处理；最后，进行发动机的装配，得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。

本实施例的离心铸造转速与实施例一相同，而Si含量和Ni含量高于实施例一，铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例一，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例一的铝缸套。

实施例五

一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法，包括液态复合材料的制备、铸造、铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、后续加工。

自生混合增强颗粒是Al呈液态时加入Ni、Si，然后在铸造凝固过程中自熔体中析出。Si含量为25wt％，Ni含量为15wt％，，以及少量的Cu、Ti、Mg；离心铸造过程中，浇注温度为850℃，模具的预热温度为400℃，离心机的旋转速度为3000rmp。

铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工，内孔机械车削量1-6mm，切除中间铝基体层和内层初晶Si颗粒层，得到本发明的缸套零件。

本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造，与铝缸体镶铸成一体；然后进行该镶铸体的机械加工，缸套内表面加工量0.5-2.0mm；对缸套内表面进行珩磨、抛光处理；最后，进行发动机的装配，得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。

本实施例的离心铸造转速与实施例二相同，而Si含量和Ni含量高于实施例二，铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例二，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例二的铝缸套。

本实施例的离心铸造转速高于实施例四，而Si含量和Ni含量与实施例四相同，铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例四，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例四的铝缸套。

实施例六

一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法，包括液态复合材料的制备、铸造、铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、后续加工。

自生混合增强颗粒是Al呈液态时加入Ni、Si，然后在铸造凝固过程中自熔体中析出。Si含量为25wt％，Ni含量为15wt％，，以及少量的Cu、Ti、Mg；离心铸造过程中，浇注温度为850℃，模具的预热温度为400℃，离心机的旋转速度为5000rmp。

铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工，内孔机械车削量1-6mm，切除中间铝基体层和内层初晶Si颗粒层，得到本发明的缸套零件。

本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造，与铝缸体镶铸成一体；然后进行该镶铸体的机械加工，缸套内表面加工量0.5-2.0mm；对缸套内表面进行珩磨、抛光处理；最后，进行发动机的装配，得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。

本实施例的离心铸造转速与实施例三相同，而Si含量和Ni含量高于实施例三，铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例三，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例三的铝缸套。

本实施例的离心铸造转速高于实施例五，而Si含量和Ni含量与实施例五相同，铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例五，因此，铝缸套的耐磨性优于实施例五的铝缸套。

本发明中，通过调整铝合金中Si元素与Ni元素的相对含量以及离心铸造成形工艺(如浇注温度，模具温度，离心转速等条件)，可以把缸套毛坯设计与控制成骤变梯度分布状态；通过铝液的定量和调整离心铸造工艺，可以实现增强层厚度的控制；通过调整离心转速与合金中Si元素与Ni元素的相对含量，可以实现增强层颗粒体积分数的设计与控制；通过控制增强颗粒的体积分数，可以设计与控制增强层的耐磨性能、导热系数以及热稳定性等。

因此，通过简单的工艺调整，可以大大增强缸套的机械性能和热性能，提高发动机的工作效率，并且制造工艺过程简单，生产效率高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种自生混合颗粒增强铝缸套，其特征在于：所述缸套中含有大量的初生Al₃Ni和初晶Si颗粒，缸套内混合颗粒总体积分数为15-50％；初生Al₃Ni和初晶硅Si的相对体积百分含量分别为60％-80％和20％-40％。

2.一种权利要求1所述的自生混合颗粒增强铝缸套，其特征在于：所述缸套基体材料为铝或铝基合金。

3.一种权利要求1所述的自生混合颗粒增强铝缸套的铸件毛坯，其特征在于：所述缸套的铸件毛坯在径向方向上由外层颗粒增强层(1)、中间基体层(2)以及内层的初晶硅颗粒层(3)三层构成，所述的三层之间通过冶金的方式进行结合。

4.一种权利要求3所述的自生混合颗粒增强铝缸套的铸件毛坯的制造方法，包括液态复合材料的熔制和离心铸造，其特征在于：缸套基体材料选用Al，并在液态Al合金中加入Ni、Si形成Al-Si-Ni合金，其中，Si含量为17～25wt％，Ni含量为8～15wt％，以及少量的Cu、Ti、Mg，其余为Al。在离心铸造凝固过程中形成初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒。离心铸造过程中，转速为1000-5000rpm，浇注温度为700-950℃，模具预热温度为250-500℃。

5.一种权利要求3所述的自生混合颗粒增强铝缸套的铸件毛坯的机械加工方法，其特征在于：对离心铸造制备的缸套铸件毛坯按缸套几何尺寸要求进行车削加工，内孔加工量为1-6mm，以去除铸件毛坯中中间基体层(2)以及内层的初晶Si颗粒层(3)，从而在颗粒增强层(1)中获得含有初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒的缸套，在缸套内表面暴露出铸件外层颗粒增强层(1)中的初生Al₃Ni和初晶Si混合颗粒，得到缸套耐磨表面。

6.一种权利要求1和5所述的自生混合颗粒增强铝缸套与铝缸体的组合成形方法，其特征在于：在压力铸造铝合金缸体时将机加工后的自生混合颗粒增强铝缸套镶铸在铝缸体中，铝缸套与铝缸体通过压力铸造得到它们的组合成形体，结合处为冶金结合。

7.一种权利要求6所述的颗粒增强内燃机铝缸套与铝合金缸体的组合成形体的机械加工方法，其特征在于：对组合成形体按几何尺寸要求进行机械加工，对组合成形体的缸套内表面进行粗车、精车，车削加工厚度为0.5-2.0mm，然后珩磨、抛光处理，最后装配活塞、活塞环及其它零件，得到全铝合金发动机。

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