CN109536790A - 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体 - Google Patents

超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体 Download PDF

Info

Publication number
CN109536790A
CN109536790A CN201811475008.8A CN201811475008A CN109536790A CN 109536790 A CN109536790 A CN 109536790A CN 201811475008 A CN201811475008 A CN 201811475008A CN 109536790 A CN109536790 A CN 109536790A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium alloy
tensile strength
aluminum alloy
alloy materials
strength aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811475008.8A
Other languages
English (en)
Inventor
黄光伟
赵永征
张京伟
汪贞芳
潘修峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Jac Casting Co Ltd
Original Assignee
Hefei Jac Casting Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Jac Casting Co Ltd filed Critical Hefei Jac Casting Co Ltd
Priority to CN201811475008.8A priority Critical patent/CN109536790A/zh
Publication of CN109536790A publication Critical patent/CN109536790A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/06—Casting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体，铝合金材料其按质量分数包括以下组分：Si：8.0～11.0％，Cu：2.0～4.0％，Mn：<0.55％，Mg：0.05～0.55％，Zn：≤1.2％，Ni：≤0.55％，Fe：≤1.3％，Cr：<0.15％，Sn：0.25％，Pb：≤0.35％，Ti：≤0.25％，Os：≤0.21％，稀土材料≤1.1％，其余为Al。采用上述铝合金材料制成的铝合金缸体具有高抗拉强度、高屈服强度和高延伸率，性能明显优于传统AlSi9Cu3型铝合金。

Description

超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体
技术领域
本发明涉及发动机制造技术领域，尤其涉及超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体。
背景技术
在铝合金发动机制造技术领域，AlSi9Cu3型铝合金是一种具有良好综合性能的压铸合金，广泛的用于汽车工业，例如轿车车身以及发动机。
随着发动机技术的不断进步，给发动机增设水套已经越来越普及化。越来越复杂水套的设计对发动机缸体机械强度的要求越来越高。而目前AlSi9Cu3型铝合金单铸试棒抗拉强度≥170MPa，屈服强度≥100MPa，延伸率A5≥1.0％。AlSi9Cu3型铝合金已经满足不了轻量化以及复杂化水套设计的需求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体，具体技术方案如下：
超高抗拉强度铝合金材料，其按质量分数包括以下组分：Si：8.0～11.0％，Cu：2.0～4.0％，Mn：<0.55％，Mg：0.05～0.55％，Zn：≤1.2％，Ni：≤0.55％，Fe：≤1.3％，Cr：<0.15％，Sn：0.25％，Pb：≤0.35％，Ti：≤0.25％，Os：≤0.21％，稀土材料≤1.1％，其余为Al。
作为上述技术方案的改进，所述稀土材料为稀土La和稀土Y。
作为上述技术方案的改进，所述稀土La和稀土Y的质量比为(7.6～8.1):3。
作为上述技术方案的改进，所述超高抗拉强度铝合金材料的制备方法如下：将铝合金材料加入熔炼炉中进行熔化成铝合金熔液，加入除渣剂并静置去除浮渣，升温到720～750℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔炼炉，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质；待熔炼炉的内部升温到760℃时，加入铝磷合金进行变质处理，变质处理的温度为725～735℃；吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出；取样检测且合格后进行保温处理，在700～710℃下静置30～40分钟后准备浇注。
作为上述技术方案的改进，采用除气设备吹氩除气，在0.3～0.5MPa的氩气压力下吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出。
作为上述技术方案的改进，所述精炼后的铝合金熔液如果超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入熔炼炉的铝合金材料中新料不少于65％。
采用上述超高抗拉强度铝合金材料制成铝合金缸体。
作为上述技术方案的改进，采用液压油缸将高温熔融的铝合金熔液压射进模具的型腔，内浇口流速为35～40m/s。
本发明的有益效果：通过对现有AlSi9Cu3型铝合金的材料工艺进行优化设计，得到的成品的抗拉强度、屈服强度和延伸率显著提高且明显优于传统AlSi9Cu3型铝合金。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
所述超高抗拉强度铝合金材料按质量分数包括以下组分：Si：8.0％，Cu：2.0％，Mn：<0.55％，Mg：0.05％，Zn：≤1.2％，Ni：≤0.55％，Fe：≤1.3％，Cr：<0.15％，Sn：0.25％，Pb：≤0.35％，Ti：≤0.25％，Os：≤0.21％，La：≤7.6％，Y：≤3％，其余为Al。
将铝合金材料加入熔炼炉中进行熔化成铝合金熔液，加入除渣剂并静置去除浮渣，升温到720℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔炼炉，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质；待熔炼炉的内部升温到760℃时，加入铝磷合金进行变质处理，变质处理的温度为725℃；采用除气设备吹氩除气，在0.3MPa的氩气压力下吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出；取样检测且合格后进行保温处理，在700℃下静置40分钟后准备浇注。其中，所述精炼后的铝合金熔液如果超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入熔炼炉的铝合金材料中新料不少于65％。
采用上述超高抗拉强度铝合金材料通过压铸工艺制成铝合金缸体。在压铸工艺中，采用液压油缸将高温熔融的铝合金熔液压射进模具的型腔，内浇口流速为35m/s。
实施例2
所述超高抗拉强度铝合金材料按质量分数包括以下组分：Si：10.0％，Cu：3.0％，Mn：<0.55％，Mg：0.35％，Zn：≤1.2％，Ni：≤0.55％，Fe：≤1.3％，Cr：<0.15％，Sn：0.25％，Pb：≤0.35％，Ti：≤0.25％，Os：≤0.21％，La：≤8％，Y：≤3％，其余为Al。
将铝合金材料加入熔炼炉中进行熔化成铝合金熔液，加入除渣剂并静置去除浮渣，升温到735℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔炼炉，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质；待熔炼炉的内部升温到760℃时，加入铝磷合金进行变质处理，变质处理的温度为730℃；采用除气设备吹氩除气，在0.4MPa的氩气压力下吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出；取样检测且合格后进行保温处理，在705℃下静置35分钟后准备浇注。其中，所述精炼后的铝合金熔液如果超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入熔炼炉的铝合金材料中新料不少于65％。
采用上述超高抗拉强度铝合金材料通过压铸工艺制成铝合金缸体。在压铸工艺中，采用液压油缸将高温熔融的铝合金熔液压射进模具的型腔，内浇口流速为38m/s。
实施例3
所述超高抗拉强度铝合金材料按质量分数包括以下组分：Si：11.0％，Cu：4.0％，Mn：<0.55％，Mg：0.55％，Zn：≤1.2％，Ni：≤0.55％，Fe：≤1.3％，Cr：<0.15％，Sn：0.25％，Pb：≤0.35％，Ti：≤0.25％，Os：≤0.21％，La：≤8.1％，Y：≤3％，其余为Al。
将铝合金材料加入熔炼炉中进行熔化成铝合金熔液，加入除渣剂并静置去除浮渣，升温到750℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔炼炉，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质；待熔炼炉的内部升温到760℃时，加入铝磷合金进行变质处理，变质处理的温度为735℃；采用除气设备吹氩除气，在0.5MPa的氩气压力下吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出；取样检测且合格后进行保温处理，在710℃下静置30分钟后准备浇注。其中，所述精炼后的铝合金熔液如果超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入熔炼炉的铝合金材料中新料不少于65％。
采用上述超高抗拉强度铝合金材料通过压铸工艺制成铝合金缸体。在压铸工艺中，采用液压油缸将高温熔融的铝合金熔液压射进模具的型腔，内浇口流速为40m/s。
在上述实施例中，实施例2中的铝合金材料制成单铸试棒抗拉强度≥260MPa，屈服强度≥170MPa，延伸率≥1.8％。该性能优于传统AlSi9Cu3型铝合金。
添加La，通过显微组织观察，拉伸性能测试，结果表明，添加8.1wt％的La对AlSi9Cu3型铝合金的组织细化效果最好。随着La含量的增加，铸态和热处理态的AlSi9Cu3型铝合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低。当La含量为8.1wt％时，合金试样的拉伸强度达到最大值。添加Y后，组织得到细化和均匀化，强度提高。Y可以显著增大合金的铺展面积，提高合金的力学性能，有助于减少压铸缺陷。
在压铸过程中，优于发动机缸体内腔结构十分复杂，而且表面形状极其不规则，壁厚变化大，铝合金熔液在高速填充时排气过程非常困难，因此，铝合金熔液的含气量对于产品的致密度有着至关重要的影响，而铝合金的特性决定了高温铝合金熔液吸氢能力强；当铝合金熔液冷却后大量的氢快速排出，残留在铸件内部行成气孔。我们采用自动化除气设备，在0.3～0.5MPa的氩气压力下保持7分钟，保证熔炼过程中铝液混入的氢气被氩气带出合金液，从而获得纯净的备压铝液。
在压铸时，要有合理的内浇口压铸速度。内浇口流速太慢，产品易产生冷隔等诸多问题，严重时会直接导致铝液无法充型。内浇口速度太快，铝液对模具的冲击增大，严重缩短模具的使用寿命，且铝液易形成紊流。一般内浇口的流速为35～40m/s为宜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.超高抗拉强度铝合金材料，其特征在于，其按质量分数包括以下组分：Si：8.0～11.0％，Cu：2.0～4.0％，Mn：<0.55％，Mg：0.05～0.55％，Zn：≤1.2％，Ni：≤0.55％，Fe：≤1.3％，Cr：<0.15％，Sn：0.25％，Pb：≤0.35％，Ti：≤0.25％，Os：≤0.21％，稀土材料≤1.1％，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的超高抗拉强度铝合金材料，其特征在于，所述稀土材料为稀土La和稀土Y。
3.根据权利要求2所述的超高抗拉强度铝合金材料，其特征在于，所述稀土La和稀土Y的质量比为(7.6～8.1):3。
4.根据权利要求3所述的超高抗拉强度铝合金材料，其特征在于，所述超高抗拉强度铝合金材料的制备方法如下：将铝合金材料加入熔炼炉中进行熔化成铝合金熔液，加入除渣剂并静置去除浮渣，升温到720～750℃时，通过氮气将精炼剂旋转吹入熔炼炉，除去铝合金熔液中的气体与非金属杂质；待熔炼炉的内部升温到760℃时，加入铝磷合金进行变质处理，变质处理的温度为725～735℃；吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出；取样检测且合格后进行保温处理，在700～710℃下静置30～40分钟后准备浇注。
5.根据权利要求4所述的超高抗拉强度铝合金材料，其特征在于，采用除气设备吹氩除气，在0.3～0.5MPa的氩气压力下吹氩除气直到铝合金熔液的液面无气泡冒出。
6.根据权利要求5所述的超高抗拉强度铝合金材料，其特征在于，所述精炼后的铝合金熔液如果超过4小时则作回炉料使用；采用回炉料时，加入熔炼炉的铝合金材料中新料不少于65％。
7.采用如权利要求6所述的超高抗拉强度铝合金材料制成的铝合金缸体。
8.根据权利要求7所述的超高抗拉强度铝合金材料制成的铝合金缸体，其特征在于，采用液压油缸将高温熔融的铝合金熔液压射进模具的型腔，内浇口流速为35～40m/s。
CN201811475008.8A 2018-12-04 2018-12-04 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体 Pending CN109536790A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811475008.8A CN109536790A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811475008.8A CN109536790A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109536790A true CN109536790A (zh) 2019-03-29

Family

ID=65853732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811475008.8A Pending CN109536790A (zh) 2018-12-04 2018-12-04 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109536790A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113444925A (zh) * 2020-03-24 2021-09-28 比亚迪股份有限公司 一种铝合金及其制备方法
CN114107754A (zh) * 2021-10-15 2022-03-01 宁波东浩铸业有限公司 一种汽车发电机端盖及其压铸方法
CN115522084A (zh) * 2022-10-21 2022-12-27 无锡贺邦金属制品有限公司 一种散热性高的压铸铝合金的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1483848A (zh) * 2003-05-07 2004-03-24 长安汽车（集团）有限责任公司 微型汽车发动机缸盖低压铸造铝合金
CN103725934A (zh) * 2013-12-20 2014-04-16 珠海嵘泰有色金属铸造有限公司 铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法
CN103911530A (zh) * 2014-04-24 2014-07-09 自贡市川力实业有限公司 一种自动挡变速器用高性能铝合金材料及其制备方法
CN105112740A (zh) * 2015-07-16 2015-12-02 陈巨根 一种压铸铝合金材料及其制备方法
CN107974583A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 河南智联寰宇知识产权运营有限公司 耐磨式铝合金
CN108342606A (zh) * 2018-01-19 2018-07-31 江苏大学 一种混合稀土改善原位铝基复合材料组织和性能的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1483848A (zh) * 2003-05-07 2004-03-24 长安汽车（集团）有限责任公司 微型汽车发动机缸盖低压铸造铝合金
CN103725934A (zh) * 2013-12-20 2014-04-16 珠海嵘泰有色金属铸造有限公司 铝合金汽车发动机超低速层流铸造制备方法
CN103911530A (zh) * 2014-04-24 2014-07-09 自贡市川力实业有限公司 一种自动挡变速器用高性能铝合金材料及其制备方法
CN105112740A (zh) * 2015-07-16 2015-12-02 陈巨根 一种压铸铝合金材料及其制备方法
CN107974583A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 河南智联寰宇知识产权运营有限公司 耐磨式铝合金
CN108342606A (zh) * 2018-01-19 2018-07-31 江苏大学 一种混合稀土改善原位铝基复合材料组织和性能的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙宝德等: "镧、钇稀土在过共晶铝硅合金中的作用", 《上海交通大学学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113444925A (zh) * 2020-03-24 2021-09-28 比亚迪股份有限公司 一种铝合金及其制备方法
CN113444925B (zh) * 2020-03-24 2022-11-11 比亚迪股份有限公司 一种铝合金及其制备方法
CN114107754A (zh) * 2021-10-15 2022-03-01 宁波东浩铸业有限公司 一种汽车发电机端盖及其压铸方法
CN115522084A (zh) * 2022-10-21 2022-12-27 无锡贺邦金属制品有限公司 一种散热性高的压铸铝合金的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101439396B (zh) 一种舱门盖铸件的差压铸造工艺
CN101624671B (zh) 一种大直径7005铝合金圆铸锭及其制备方法
CN112210696B (zh) 一种高强高耐磨Al-Si合金及其制备方法和应用
CN111411247B (zh) 一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法
CN109536790A (zh) 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体
CN102873301A (zh) Zl424铝合金铸件差压铸造工艺
CN114351017B (zh) 一种高韧高导热型铝合金锭的铸造方法及应用
CN106521378B (zh) 一种铝硅镁合金压铸件节能高效热处理方法
CN104532078A (zh) 一种ahs铝合金及其铝合金挤压棒
CN102925755B (zh) 高铁定位器铝材的熔炼铸造方法
CN108213382B (zh) 大型薄壁结构件的真空流变压铸成形方法
CN110317983A (zh) 高质量铝合金汽车变速箱壳体的复合挤压铸造方法
CN109234552B (zh) 一种压力下凝固制备高Cu含量Al-Cu合金的方法
CN110079712A (zh) 铸态高韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用
CN108300917B (zh) 一种大型复杂汽车结构件专用压铸铝合金及其制备方法
CN113373351A (zh) 一种可免热处理的铝合金铸造件压力铸造制备方法
CN112553510A (zh) 一种微合金化压铸铝硅合金及其制备方法
CN108950325A (zh) 一种高强度铝合金材料及其生产工艺
US11344947B2 (en) Method for forming battery bracket by semi-solid die casting
CN115976356B (zh) 铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法
Wang et al. Effect of multi-step slow shot speed on microstructure of vacuum die cast AZ91D magnesium alloy
CN111575561B (zh) 一种大深度承压壳体用铝锂合金及其制备方法
CN114632920B (zh) 一种基于AlSi10MnMg合金制备的新能源汽车动力电池壳体及模具
Goto et al. Effect of solidification conditions on the deformation behavior of pure copper castings
CN109913711B (zh) 铸造铝合金成型装置及成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190329