CN104674081B - 发动机机体用铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

发动机机体用铝合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于合金材料领域，公开了发动机机体用铝合金材料及其制备方法，所述的发动机机体材料包括Sc、Ga、Zr、Sr、Mo、Ni、Fe、Mg、余量为Al；制备方法如下：(1)将上述原料进行配料；(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为630‑660℃，保持温度固定情况下熔炼1h；(3)再将熔炼炉内温度调节升高至900‑940℃，在保持温度固定熔炼2h；(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。

Description

发动机机体用铝合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料领域，涉及一种发动机机体用铝合金材料及其制备方法。
背景技术
发动机是由汽缸体和汽缸盖两大部分组成。发动机缸体材料应具有足够的强度、良好的浇铸性和切削性，因此常用的缸体材料是铸铁、合金铸铁。但铝合金的缸体使用越来越普遍，因为铝合金缸体重量轻，导热性良好，冷却液的容量可减少。启动后，缸体很快达到工作温度，并且和铝活塞热膨胀系数完全一样，受热后间隙变化小，可减少冲击噪声和机油消耗。而且和铝合金缸盖热膨胀相同，工作可减少冷热冲击所产生的热应力。铝的比重只有铁的三分之一，由铁向铝转换也比较容易，所以把活塞、进气支管、气缸盖、盘轮等都采用了重量轻的铝合金。美国和欧洲的车用发动机油箱等也将钢板改用为铝合金。因此，未来汽车的发动机材料构成中，铝合金材料将成为缸体材料的首选材料。
发明内容
要解决的技术问题：铝合金发动机机体材料的散热性能和机械性能对发动机的使用有较大的作用，本发明的目的是提供一种导热系数高、机体材料强度也较高的铝合金材料，来提高铝合金发动机机体的使用寿命。
技术方案：本发明公开了发动机机体用铝合金材料及其制备方法，所述的发动机机体用铝合金材料包括以下成分：
所述的发动机机体用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比为Sc为0.5wt％-1.3wt％、Ga为0.4wt％-0.8wt％、Zr为0.3wt％-0.9wt％、Sr为0.1wt％-0.5wt％、Mo为0.2wt％-0.6wt％、Ni为5wt％-9wt％、Fe为5wt％-8wt％、Mg为4.2wt％-6.6wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为630-660℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至900-940℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
所述的发动机机体用铝合金材料的制备方法，所述的制备方法中Sc为0.7wt％-1.0wt％。
所述的发动机机体用铝合金材料的制备方法，所述的制备方法中Ga为0.5wt％-0.7wt％。
所述的发动机机体用铝合金材料的制备方法，所述的制备方法中Zr为0.4wt％-0.7wt％。
所述的发动机机体用铝合金材料的制备方法，所述的制备方法中Sr为0.2wt％-0.4wt％。
所述的发动机机体用铝合金材料的制备方法，所述的制备方法中Mo为0.3wt％-0.5wt％、Ni为6wt％-8wt％、Fe为6wt％-7wt％、Mg为5.3wt％-6.0wt％。
有益效果：本发明的发动机机体用铝合金材料具有非常高的导热系数和良好的机械强度，由于具备较高的导热系数，因此将本发明的铝合金材料用于制造发动机机体材料，可以提高发动机的散热效率。另外本发明的铝合金材料的抗压强度也较高，可以满足作为发动机机体的强度要求。
具体实施方式
实施例1
(1)按质量百分比为Sc为1.3wt％、Ga为0.8wt％、Zr为0.9wt％、Sr为0.5wt％、Mo为0.6wt％、Ni为9wt％、Fe为8wt％、Mg为6.6wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为660℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至900℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
实施例1的铝合金材料的导热系数为245W/m·K，抗压强度为323MPa。
实施例2
(1)按质量百分比为Sc为0.5wt％、Ga为0.4wt％、Zr为0.3wt％、Sr为0.1wt％、Mo为0.2wt％、Ni为5wt％、Fe为5wt％、Mg为4.2wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为630℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至940℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
实施例2的铝合金材料的导热系数为249W/m·K，抗压强度为329MPa。
实施例3
(1)按质量百分比为Sc为0.7wt％、Ga为0.7wt％、Zr为0.4wt％、Sr为0.4wt％、Mo为0.3wt％、Ni为6wt％、Fe为7wt％、Mg为6.0wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为660℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至900℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
实施例3的铝合金材料的导热系数为262W/m·K，抗压强度为341MPa。
实施例4
(1)按质量百分比为Sc为1.0wt％、Ga为0.5wt％、Zr为0.7wt％、Sr为0.2wt％、Mo为0.5wt％、Ni为8wt％、Fe为6wt％、Mg为5.3wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为630℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至940℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
实施例4的铝合金材料的导热系数为260W/m·K，抗压强度为344MPa。
实施例5
(1)按质量百分比为Sc为0.8wt％、Ga为0.6wt％、Zr为0.6wt％、Sr为0.3wt％、Mo为0.4wt％、Ni为7wt％、Fe为7wt％、Mg为5.7wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为650℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至920℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
实施例5的铝合金材料的导热系数为270W/m·K，抗压强度为363MPa。

Claims (1)

1.发动机机体用铝合金材料，其特征在于所述的发动机机体用铝合金材料包括以下成分：
所述的发动机机体用铝合金材料通过下述的制备方法制备得到：
(1)按质量百分比为Sc为0.5wt％-1.3wt％、Ga为0.4wt％-0.8wt％、Zr为0.3wt％-0.9wt％、Sr为0.1wt％-0.5wt％、Mo为0.2wt％-0.6wt％、Ni为5wt％-9wt％、Fe为5wt％-8wt％、Mg为4.2wt％-6.6wt％、余量为Al，进行配料；
(2)将步骤(1)的材料投入熔炼炉内加热熔化，充氮气进行保护，将熔炼炉内温度升高为630-660℃，保持温度固定情况下熔炼1h；
(3)再将熔炼炉内温度调节升高至900-940℃，在保持温度固定熔炼2h；
(4)将熔炼炉降温，将合金材料冷却至室温，为发动机机体用铝合金材料。
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