CN109536790A - 超高抗拉强度铝合金材料及制成的铝合金缸体 - Google Patents
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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
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。
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Cited By (3)
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)
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 |
-
2018
- 2018-12-04 CN CN201811475008.8A patent/CN109536790A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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)
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)
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 |
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