CN103451485A - 用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金 - Google Patents

用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金 Download PDF

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章玲敏
李道源
李国珍
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Abstract

本发明涉及硅作次主要成分的铝基合金领域，具体为一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金。一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al和Si，其特征是：各元素的质量百分比为：Si：5.5%～7.0%；Mg：0.20%～0.35%；Mn：0.40%～0.50%；Cu：3.3%～4.2%；Ni：0.12%～0.2%；Ti：0.16%～0.22%；Zn：0.70%～1.0%；Al：余量。本发明铸造性能好，浇铸时废品率低。

Description

用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金
技术领域
本发明涉及硅作次主要成分的铝基合金领域，具体为一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金。
背景技术
汽车发动机的汽缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，导热性能差，由于汽缸盖长期与高温高压燃气接触，需要承受很大的热负荷和机械负荷，但容易产生气孔、渗漏、变形等缺陷。而铝合金以其质量轻、耐腐蚀的特性而在航空、汽车领域得到广泛使用。铝合金的导热性好，强度高，有利于提高压缩比，铸造性能好，重量轻，可以减少油耗。但目前的铝合金，还存在着合金凝固速度慢的问题，使得铸造成品中由于收缩引起的孔隙率较大，影响铸件的机械性能。目前铝硅合金机械性能指标为：抗拉强度190MPa，布氏硬度82.8（5/250，即用直径5mm的钢球，在2450N合250kgf的试验载荷作用下测得的布氏硬度值），延伸率1.5%。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种的收缩速度快、铸件机械性能高的铸铝合金，本发明公开了一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al和Si，其特征是：
还包括Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.5～7.0
Mg                       0.20～0.35
Mn                       0.40～0.50
Cu                        3.3～4.2
Ni                         0.12～0.2
Ti                         0.16～0.22
Zn                        0.70～1.0
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
所述的用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，其特征是：还包括Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.5～7.0
Mg                       0.20～0.35
Mn                       0.40～0.50
Cu                        3.3～4.2
Ni                         0.12～0.2
Ti                         0.16～0.22
Zn                        0.70～1.0
Fe                         ≤0.45
Pb                        ≤0.1
Sn                        ≤0.1
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
本发明的机械性能指标如下：
抗拉强度σb：218MPa；
布氏硬度HB：87.2（5/250）；
延伸率δS：2.0%。
和现有技术比较，σb增加15%，HB增加5%，δS增加33%。
本发明的有益效果是：铸造性能好，浇铸时废品率低，是取代灰铸铁或合金铸铁的新型材料。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.5
Mg                       0.2
Mn                       0.4
Cu                        3.3
Ni                         0.12
Ti                         0.16
Zn                        0.7
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例2
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.65
Mg                       0.215
Mn                       0.41
Cu                        3.39
Ni                         0.128
Ti                         0.166
Zn                        0.73
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例3
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.8
Mg                       0.23
Mn                       0.42
Cu                        3.48
Ni                         0.136
Ti                         0.172
Zn                        0.76
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例4
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.95
Mg                       0.245
Mn                       0.43
Cu                        3.57
Ni                         0.144
Ti                         0.178
Zn                        0.79
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例5
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.1
Mg                       0.26
Mn                       0.44
Cu                        3.66
Ni                         0.152
Ti                         0.184
Zn                        0.82
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例6
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.25
Mg                       0.275
Mn                       0.45
Cu                        3.75
Ni                         0.16
Ti                         0.19
Zn                        0.85
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例7
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.4
Mg                       0.29
Mn                       0.46
Cu                        3.84
Ni                         0.168
Ti                         0.196
Zn                        0.88
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例8
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.55
Mg                       0.305
Mn                       0.47
Cu                        3.93
Ni                         0.176
Ti                         0.202
Zn                        0.91
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例9
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.7
Mg                       0.32
Mn                       0.48
Cu                        4.02
Ni                         0.184
Ti                         0.208
Zn                        0.94
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例10
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.85
Mg                       0.335
Mn                       0.49
Cu                        4.11
Ni                         0.192
Ti                         0.214
Zn                        0.97
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例11
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         7
Mg                       0.35
Mn                       0.5
Cu                        4.2
Ni                         0.2
Ti                         0.22
Zn                        1
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例12
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.5
Mg                       0.2
Mn                       0.4
Cu                        3.3
Ni                         0.12
Ti                         0.16
Zn                        0.7
Fe                         0.01
Pb                        0.005
Sn                        0.005
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例13
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.65
Mg                       0.215
Mn                       0.41
Cu                        3.39
Ni                         0.128
Ti                         0.166
Zn                        0.73
Fe                         0.045
Pb                        0.01
Sn                        0.01
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例14
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.8
Mg                       0.23
Mn                       0.42
Cu                        3.48
Ni                         0.136
Ti                         0.172
Zn                        0.76
Fe                         0.09
Pb                        0.02
Sn                        0.02
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例15
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         5.95
Mg                       0.245
Mn                       0.43
Cu                        3.57
Ni                         0.144
Ti                         0.178
Zn                        0.79
Fe                         0.135
Pb                        0.03
Sn                        0.03
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例16
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.1
Mg                       0.26
Mn                       0.44
Cu                        3.66
Ni                         0.152
Ti                         0.184
Zn                        0.82
Fe                         0.18
Pb                        0.04
Sn                        0.04
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例17
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.25
Mg                       0.275
Mn                       0.45
Cu                        3.75
Ni                         0.16
Ti                         0.19
Zn                        0.85
Fe                         0.225
Pb                        0.05
Sn                        0.05
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例18
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.4
Mg                       0.29
Mn                       0.46
Cu                        3.84
Ni                         0.168
Ti                         0.196
Zn                        0.88
Fe                         0.27
Pb                        0.06
Sn                        0.06
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例19
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.55
Mg                       0.305
Mn                       0.47
Cu                        3.93
Ni                         0.176
Ti                         0.202
Zn                        0.91
Fe                         0.315
Pb                        0.07
Sn                        0.07
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例20
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.7
Mg                       0.32
Mn                       0.48
Cu                        4.02
Ni                         0.184
Ti                         0.208
Zn                        0.94
Fe                         0.36
Pb                        0.08
Sn                        0.08
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例21
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         6.85
Mg                       0.335
Mn                       0.49
Cu                        4.11
Ni                         0.192
Ti                         0.214
Zn                        0.97
Fe                         0.405
Pb                        0.09
Sn                        0.09
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。
实施例22
一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al、Si、Mg、Mn、Cu、Ni、Ti、Zn、Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称              质量百分比%
Si                         7
Mg                       0.35
Mn                       0.5
Cu                        4.2
Ni                         0.2
Ti                         0.22
Zn                        1
Fe                         0.45
Pb                        0.1
Sn                        0.1
Al                         余量。
除上述各元素外，其他杂质的含量不超过0.05%。

Claims (2)

1. 一种用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，包括Al和Si，其特征是：
还包括Mg、Mn、Cu、Ni、Ti和Zn，各元素的质量百分比为：
元素名称      质量百分比%
Si            5.5～7.0
Mg            0.20～0.35
Mn            0.40～0.50
Cu            3.3～4.2
Ni            0.12～0.2
Ti            0.16～0.22
Zn            0.70～1.0
Al            余量。
2. 如权利要求1所述的用于汽车发动机汽缸缸盖的铸造铝硅合金，其特征是：还包括Fe、Pb和Sn，各元素的质量百分比为：
元素名称      质量百分比%
Si            5.5～7.0
Mg            0.20～0.35
Mn            0.40～0.50
Cu            3.3～4.2
Ni            0.12～0.2
Ti            0.16～0.22
Zn            0.70～1.0
Fe            ≤0.45
Pb            ≤0.1
Sn            ≤0.1
Al            余量。
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