CN104294104A - 一种铝合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金及制备方法，其配料组成按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。通过本技术方案中加入钨和锆元素，在提高合金的耐高温性能的同时能够细化组织内部的晶粒，提高表面光滑度，并且通过加入硼元素同锆元素共同提高在高温情况下的耐磨能力。

Description

一种铝合金及制备方法
技术领域
本发明属于铝合金新材料领域，特别是指一种铝合金及制备方法。
背景技术
现在发动机活塞所使用的材料为铸造铝合金，这类铸造铝合金具有耐高温、高压、高摩擦环境中。而现使用的铝合金材料的高温抗拉强度、热传导率、硬度等综合性能存有一定的缺陷，不能适应现对发动机的高功率、高转速、低油耗的要求。
现技术公开了一种铸造铝合金及其制备方法的技术方案，在该技术方案中，使用按重量百分比包括，11-13％的硅、2-4％的铜、0.5-1.2％的镁、2-3.5％的镍、0.08-0.18％的钛和0.1-0.2％的钒，其余为铝的材料组成。该技术方案是通过高温铸造技术来提高铝合金的强度，但是在该技术方案中，铝合金在高温熔炼过程中组织内部会产生硅-铝的棒状或柱状晶粒，并且晶粒粒径较大，由此导致铝合金表面的摩擦系数加大，对活塞与缸套之间的气密性来说有一定的影响并且会影响到缸套的使用寿命。
针对上述不足，发明人对发动机活塞的材料进行改进，以克服上述技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金及制备方法，通过本技术方案，能够克服在铝合金组织内硅-铝棒状或柱状晶粒的过分生长，提高铝合金组织的均匀，提高铝合金表面光滑度，减小摩擦系数，延长活塞及缸套的使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种铝合金，其组成按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。
一种铝合金制备方法，包括以下步骤，
配料；
熔炼，首先将经过计算的铜、镍和钨铝合金投入到熔炼炉中加热熔化；加入铝锭，待铝锭全部熔化后加入经过计算的硅粒，加热升温到850-900℃并保温1-2小时；加入其余材料，确认已经全部熔化后进行精炼处理；得到的铝合金液在850-870℃下保温20-30分钟后，以至少30℃/分钟匀速降温150-200℃，再升温至850-870℃，孕育30-60分钟后进行恒温浇铸；
降温，浇铸后分二个阶段降温，第一个阶段以25-30℃/分钟降温至400-450℃后进行快速降温至110-130℃，形成活塞毛坯；
淬火处理，将活塞毛坯加热到550-650℃后保温1-2小时，进行水液淬火，淬火速度不低于2℃/秒，有利于稳定组织内部的晶粒分布。
所述配料为，按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。
所述钛、钨、钒、锆分别以钛铝合金、钨铝合金、钒铝合金及锆铝合金的方式加入。
本发明同现有技术相比的有益效果是：
通过本技术方案中加入钨和锆元素，在提高合金的耐高温性能的同时能够细化组织内部的晶粒，提高表面光滑度，并且通过加入硼元素同锆元素共同提高在高温情况下的耐磨能力。
通过在浇铸前的温度设计，使得正在生长的晶粒，因为温度的降低而抑制，这样，就使得一部分的晶粒不会生长的过快，而导致晶粒过度生长的现象，使得铝合金的性能有显著的提高。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的具体技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅能用来解释本发明而不能解释为是对本发明的限制。
一种铝合金，其组成按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。
铝合金制备方法为，
配料；
熔炼，首先将经过计算的铜、镍和钨铝合金投入到熔炼炉中加热熔化；加入铝锭，待铝锭全部熔化后加入经过计算的硅粒，加热升温到850-900℃并保温1-2小时；加入其余材料，确认已经全部熔化后进行精炼处理；得到的铝合金液在850-870℃下保温20-30分钟后，以至少30℃/分钟匀速降温150-200℃，再升温至850-870℃，孕育30-60分钟后进行恒温浇铸；
降温，浇铸后分二个阶段降温，第一个阶段以25-30℃/分钟降温至400-450℃后进行快速降温至110-130℃，形成活塞毛坯；
淬火处理，将活塞毛坯加热到550-650℃后保温1-2小时，进行水液淬火，淬火速度不低于2℃/秒，有利于稳定组织内部的晶粒分布。
所述配料为，按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。
所述钛、钨、钒、锆分别以钛铝合金、钨铝合金、钒铝合金及锆铝合金的方式加入。
在本申请的以下的实施例中，仅是配料有所区别，而其它方面均相同，因此，不再进行重复说明。
实施例1
所述配料为，按重量百分比为，10.2％的硅、2.3％的铜、0.8％的镁、3.1％的镍、0.12％的钛、0.15％的钨、0.03％的硼、0.1％的钒、0.01％的碲，0.03％的锶，0.01％的铋，0.03％的锡，0.01％的锆，余量为铝。
实施例2
所述配料为，按重量百分比为，10.5％的硅、2.4％的铜、1.0％的镁、3.3％的镍、0.15％的钛、0.18％的钨、0.05％的硼、0.2％的钒、0.03％的碲，0.05％的锶，0.05％的铋，0.05％的锡，0.015％的锆，余量为铝。
实施例3
所述配料为，按重量百分比为，10.3％的硅、2.35％的铜、0.88％的镁、3.2％的镍、0.13％的钛、0.17％的钨、0.035％的硼、0.15％的钒、0.02％的碲，0.04％的锶，0.03％的铋，0.035％的锡，0.013％的锆，余量为铝。

Claims (4)

1.一种铝合金，其特征在于：其组成按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。
2.一种铝合金制备方法，其特征在于：
配料；
熔炼，首先将经过计算的铜、镍和钨铝合金投入到熔炼炉中加热熔化；加入铝锭，待铝锭全部熔化后加入经过计算的硅粒，加热升温到850-900℃并保温1-2小时；加入其余材料，确认已经全部熔化后进行精炼处理；得到的铝合金液在850-870℃下保温20-30分钟后，以至少30℃/分钟匀速降温150-200℃，再升温至850-870℃，孕育30-60分钟后进行恒温浇铸；
降温，浇铸后分二个阶段降温，第一个阶段以25-30℃/分钟降温至400-450℃后进行快速降温至110-130℃，形成活塞毛坯；
淬火处理，将活塞毛坯加热到550-650℃后保温1-2小时，进行水液淬火，淬火速度不低于2℃/秒，有利于稳定组织内部的晶粒分布。
3.根据权利要求2所述的铝合金制备方法，其特征在于：所述配料为，按重量百分比为，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的铜、0.8-1.0％的镁、3.1-3.3％的镍、0.12-0.15％的钛、0.15-0.18％的钨、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的钒、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的锶，0.01-0.05％的铋，0.03-0.05％的锡，0.01-0.015％的锆，余量为铝。
4.根据权利要求2所述的铝合金制备方法，其特征在于：所述钛、钨、钒、锆分别以钛铝合金、钨铝合金、钒铝合金及锆铝合金的方式加入。
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