CN108642353A - 一种汽车发动机用铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车发动机用铝合金及其制备方法，铝合金包括以下组分：Mg、Ti、V、Zr、Cu、Cr、Si、Ni、Cd、Sr、La、Ce，其余为Al及不可避免的杂质。本发明提出的一种汽车发动机用铝合金及其制备方法，铝合金具有良好的耐热性及硬度、韧性等力学性能，满足汽车发动机材料所需性能。

Description

一种汽车发动机用铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种汽车发动机用铝合金及其制备方法。
背景技术
发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。发动机的材料研究上，都在向高质量、高可靠性、重量轻、使用寿命长的方向发展，在保证材料性能的前提下，用铝合金代替部分钢铁件，能有效降低汽车重量，减少油耗，而目前我国发动机用铝合金在硬度、韧性和耐热性能方面还有待提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种汽车发动机用铝合金及其制备方法，铝合金具有良好的耐热性及硬度、韧性等力学性能，满足汽车发动机材料所需性能。
本发明提出了一种汽车发动机用铝合金，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.02～0.08％、Ti：0.12～0.2％、V：0.12～0.2％、Zr：0.1～0.2％、Cu：2.5～3.2％、Cr：0.1～0.18％、Si：0.1～0.15％、Ni：0.1～0.15％、Cd：0.06～0.12％、Sr：0.02～0.06％、La：0.08～0.15％、Ce：0.05～0.12％，其余为Al及不可避免的杂质。
优选地，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.03～0.06％、Ti：0.14～0.18％、V：0.14～0.18％、Zr：0.12～0.18％、Cu：2.6～3％、Cr：0.12～0.15％、Si：0.12～0.14％、Ni：0.12～0.14％、Cd：0.08～0.1％、Sr：0.03～0.05％、La：0.1～0.13％、Ce：0.06～0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
本发明还提出了一种汽车发动机用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中熔融，然后加入剩余金属材料进行熔炼，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭热处理，得到汽车发动机用铝合金。
优选地，S1中，先将铝锭加入熔炼炉中，在785～795℃熔融，然后加入剩余金属材料，在815～825℃熔炼1～1.5h，经浇注和挤压成型，得到铸锭。
优选地，S1中，先将铝锭加入熔炼炉中，在788～792℃熔融，然后加入剩余金属材料，在818～822℃熔炼1.2～1.4h，经浇注和挤压成型，得到铸锭。
优选地，S2中，将铸锭置于220～240℃保温2～3h，再升温至330～350℃保温1～1.5h，然后水冷至室温，静置1～1.5h，再在-140～-135℃保温3～5min，然后以1～2℃/min的升温速度升温至室温，静置4～5h，再在70～80℃水浴中静置1～1.5h，得到汽车发动机用铝合金。
优选地，S2中，将铸锭置于225～235℃保温2.2～2.8h，再升温至335～345℃保温1.2～1.4h，然后水冷至室温，静置1.2～1.4h，再在-138～-136℃保温3.5～4.5min，然后以1～2℃/min的升温速度升温至室温，静置4.2～4.8h，再在72～78℃水浴中静置1.2～1.4h，得到汽车发动机用铝合金。
本发明中通过控制铝合金中Mg、Ti、V、Zr、Cu、Cr、Si、Ni、Cd、Sr、La、Ce元素的含量并优化制备工艺，得到的铝合金具有良好的耐热性及硬度、韧性等力学性能，满足汽车发动机材料所需性能。其中，通过合理设置Ti、V、Zr、Cu、Cr、Si、Ni的含量，为本发明铝合金具有良好的拉伸强度、屈服强度、硬度、韧性及抗开裂性等力学性能奠定了基础，并且各组分配合，通过优化熔炼工艺，生成大量的强化相在本发明铝合金中呈弥散分布，有效改善本发明制品组织结构，同时细化合金晶粒，抑制再结晶，有效提高本发明制品耐热性及硬度、韧性等力学性能；再将铸锭进行热处理，合理选择工艺参数，先在高温下热处理，然后进行深冷处理，再水浴处理，进一步改善本发明制品微观组织结构，抑制枝晶偏析与开裂，细化组织结构，进一步改善本发明制品的抗拉强度、屈服强度、硬度、韧性及抗疲劳性等性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种汽车发动机用铝合金，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.02％、Ti：0.2％、V：0.12％、Zr：0.2％、Cu：2.5％、Cr：0.1％、Si：0.15％、Ni：0.1％、Cd：0.12％、Sr：0.02％、La：0.15％、Ce：0.05％，其余为Al及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种汽车发动机用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中熔融，然后加入剩余金属材料进行熔炼，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭热处理，得到汽车发动机用铝合金。
实施例2
本发明提出的一种汽车发动机用铝合金，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.08％、Ti：0.12％、V：0.2％、Zr：0.1％、Cu：3.2％、Cr：0.18％、Si：0.1％、Ni：0.15％、Cd：0.06％、Sr：0.06％、La：0.08％、Ce：0.12％，其余为Al及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种汽车发动机用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中，在785℃熔融，然后加入剩余金属材料，在815℃熔炼1.5h，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭置于220℃保温3h，再升温至330℃保温1.5h，然后水冷至室温，静置1h，再在-140℃保温3min，然后以1℃/min的升温速度升温至室温，静置5h，再在70℃水浴中静置1.5h，得到汽车发动机用铝合金。
实施例3
本发明提出的一种汽车发动机用铝合金，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.05％、Ti：0.16％、V：0.16％、Zr：0.15％、Cu：2.8％、Cr：0.15％、Si：0.12％、Ni：0.12％、Cd：0.1％、Sr：0.05％、La：0.12％、Ce：0.08％，其余为Al及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种汽车发动机用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中，在790℃熔融，然后加入剩余金属材料，在820℃熔炼1.2h，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭置于230℃保温2.5h，再升温至340℃保温1.2h，然后水冷至室温，静置1.2h，再在-136℃保温4min，然后以1.5℃/min的升温速度升温至室温，静置4.5h，再在75℃水浴中静置1.2h，得到汽车发动机用铝合金。
实施例4
本发明提出的一种汽车发动机用铝合金，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.03％、Ti：0.14％、V：0.14％、Zr：0.18％、Cu：2.6％、Cr：0.12％、Si：0.11％、Ni：0.12％、Cd：0.07％、Sr：0.03％、La：0.1％、Ce：0.06％，其余为Al及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种汽车发动机用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中，在795℃熔融，然后加入剩余金属材料，在825℃熔炼1h，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭置于240℃保温2h，再升温至350℃保温1h，然后水冷至室温，静置1.5h，再在-135℃保温5min，然后以2℃/min的升温速度升温至室温，静置4h，再在80℃水浴中静置1h，得到汽车发动机用铝合金。
实施例5
本发明提出的一种汽车发动机用铝合金，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.07％、Ti：0.18％、V：0.18％、Zr：0.12％、Cu：3％、Cr：0.16％、Si：0.14％、Ni：0.12％、Cd：0.08％、Sr：0.05％、La：0.12％、Ce：0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
本发明还提出的一种汽车发动机用铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中，在792℃熔融，然后加入剩余金属材料，在822℃熔炼1.2h，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭置于235℃保温2.2h，再升温至345℃保温1.2h，然后水冷至室温，静置1h，再在-138℃保温4min，然后以1.5℃/min的升温速度升温至室温，静置4h，再在75℃水浴中静置1.2h，得到汽车发动机用铝合金。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车发动机用铝合金，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.02～0.08％、Ti：0.12～0.2％、V：0.12～0.2％、Zr：0.1～0.2％、Cu：2.5～3.2％、Cr：0.1～0.18％、Si：0.1～0.15％、Ni：0.1～0.15％、Cd：0.06～0.12％、Sr：0.02～0.06％、La：0.08～0.15％、Ce：0.05～0.12％，其余为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述汽车发动机用铝合金，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Mg：0.03～0.06％、Ti：0.14～0.18％、V：0.14～0.18％、Zr：0.12～0.18％、Cu：2.6～3％、Cr：0.12～0.15％、Si：0.12～0.14％、Ni：0.12～0.14％、Cd：0.08～0.1％、Sr：0.03～0.05％、La：0.1～0.13％、Ce：0.06～0.1％，其余为Al及不可避免的杂质。
3.一种如权利要求1-2中任一项所述汽车发动机用铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量分数称取金属材料，先将铝锭加入熔炼炉中熔融，然后加入剩余金属材料进行熔炼，经浇注和挤压成型，得到铸锭；
S2、将铸锭热处理，得到汽车发动机用铝合金。
4.根据权利要求3所述汽车发动机用铝合金的制备方法，其特征在于，S1中，先将铝锭加入熔炼炉中，在785～795℃熔融，然后加入剩余金属材料，在815～825℃熔炼1～1.5h，经浇注和挤压成型，得到铸锭。
5.根据权利要求4所述汽车发动机用铝合金的制备方法，其特征在于，S1中，先将铝锭加入熔炼炉中，在788～792℃熔融，然后加入剩余金属材料，在818～822℃熔炼1.2～1.4h，经浇注和挤压成型，得到铸锭。
6.根据权利要求3所述汽车发动机用铝合金的制备方法，其特征在于，S2中，将铸锭置于220～240℃保温2～3h，再升温至330～350℃保温1～1.5h，然后水冷至室温，静置1～1.5h，再在-140～-135℃保温3～5min，然后以1～2℃/min的升温速度升温至室温，静置4～5h，再在70～80℃水浴中静置1～1.5h，得到汽车发动机用铝合金。
7.根据权利要求6所述汽车发动机用铝合金的制备方法，其特征在于，S2中，将铸锭置于225～235℃保温2.2～2.8h，再升温至335～345℃保温1.2～1.4h，然后水冷至室温，静置1.2～1.4h，再在-138～-136℃保温3.5～4.5min，然后以1～2℃/min的升温速度升温至室温，静置4.2～4.8h，再在72～78℃水浴中静置1.2～1.4h，得到汽车发动机用铝合金。
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