JP2010512454A - ライナーレスシリンダーを備えたエンジンブロック鋳造のための耐磨耗性アルミニウム合金 - Google Patents
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Abstract
Description
1978年1月17日付でDavid Charles Jenkinson に付与された米国特許第4,068,645号は、過共晶Al−Si合金の微細構造は、最大で約4重量%のマグネシウムを含有させることにより、70〜150の範囲内のブリネル硬度にストロンチウム及び/又はナトリウムを用いて調整できるようになることを教示している。この特許は、好ましい微細構造においては、初晶アルミニウム相又は初晶ケイ素相の形成を回避しなくてはならず、したがって微細に分散した共晶ケイ素が高容量で存在し、これが鋳造品に耐摩耗性をもたらすことを教示している。
13%−14%のSi、
2.3%−2.7%のCu、
0.1%−0.4%のFe、
0.1%−0.45%のMn、
0.1%−0.30%のMg、
0.1%−0.6%のZn、
0.05%−0.11%のTi、
0.4%−0.8%のNi、
0.01%−0.09%のSr及び、
(耐磨耗性等の本合金の意図された目的に対する有効性に実質的に影響を及ぼすには不十分な量で存在し、集合的に“余剰物”として称される、任意の微量の元素、不純物、残余、及び他の少量の含有物は別として)残りはアルミニウムである。
本合金により得られる耐磨耗性は、シリンダー内径に鉄ライナーを挿入する必要性を回避する。結果的に、製造されたブロックは、より小型かつ軽量となり(鉄ライナーの重量及びコストを削減する)、また、エンジンの寸法を大きくすることなく、エンジン排気量を増加させることができる(例えば2.3リットルから3.0リットルへ)。
[実施例]
13.5%のSi、900ppmのSr、0.4%のFe、2.5%のCu、0.5%のNi、0.4%のMn、0.35%のMg、及び残りが実質的にアルミニウムのみ(それに加えて、前述のように“余剰物”と称される実質的に影響を及ぼさない微量の任意の他の元素)。
本合金は750℃の温度で前記鋳型に注入された。
結果は以下のとおりであった:
微細構造の分離は軽減された。
変更された共晶セルは、より均一に分配され、初晶アルミニウムは削減された。初晶ケイ素粒子は依然として観察されたが、前記初晶ケイ素粒子は、総ケイ素の1%未満を占めるに過ぎなかった。
Claims (16)
- 耐摩耗性アルミニウム合金であって、(重量パーセントで)
13%−14%のSi、
2.3%−2.7%のCu、
0.1%−0.4%のFe、
0.1%−0.45%のMn、
0.1%−0.30%のMg、
0.1%−0.6%のZn、
0.05%−0.11%のTi、
0.4%−0.8%のNi、
0.01%−0.09%のSrを含み、かつ、
残りは、大部分のアルミニウム及び任意の余剰物である合金。 - 複雑なアルミニウムエンジンライナーレスシリンダーブロック鋳物の製造方法における、請求項1に記載の組成を有する鋳物を形成するためのAl−Si合金の使用を含む改良。
- ケイ砂コアを用いてケイ砂鋳型の中で鋳物を形成することを含み、かつ、前記鋳物の凝固後の微細構造は、存在する初晶Siが実質的に均一に分散していることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 溶融合金が約760℃〜約780℃の温度で、ケイ砂鋳型に注入されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 耐摩耗性アルミニウム合金であって、(重量パーセントで)
13%−14%のSi、
2.3%−2.7%のCu、
0.1%−0.4%のFe、
0.1%−0.45%のMn、
0.1%−0.30%のMg、
0.1%−0.6%のZn、
0.05%−0.11%のTi、
0.4%−0.8%のNi、
0.01%−0.09%のSrを含み、かつ、
残りは、実質的にアルミニウムである合金。 - シリンダーライナーなしでエンジンブロックの運転ができるように耐磨耗性が向上した同一アルミニウム合金製の表面としたシリンダー・ボアを有するアルミニウム合金エンジンブロックを製造するために、請求項5に記載の組成を有するAl−Si合金の鋳物を製造する方法であって、
前記鋳物の凝固後の微細構造において、存在する初晶Siが実質的に均一に分散するように、制御された方向及び凝固速度で前記合金を凝固させるためのケイ砂コア及び冷却手段をケイ砂鋳型に提供するステップと、前記鋳型に前記合金を溶融合金として導入し、前記エンジンブロック鋳物を形成するステップとを含む方法。 - 前記冷却手段が、鋳物重量に対するチル重量の比率が1〜5の範囲内であるような重量の金属塊であることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記冷却速度が約0.3〜3.0℃/sの範囲内であることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記冷却速度が約0.3〜3.0℃/sの範囲内であることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記溶融合金が前記ケイ砂鋳型に約760℃〜約780℃の温度で注入されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記溶融合金が前記ケイ砂鋳型に約760℃〜約780℃の温度で注入されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記溶融合金が前記ケイ砂鋳型に約760℃〜約780℃の温度で注入されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記溶融合金が前記ケイ砂鋳型に約760℃〜約780℃の温度で注入されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記溶融合金が前記ケイ砂鋳型に約755℃〜約765℃の温度で注入されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記溶融合金は前記ケイ砂型に約755℃〜約765℃の温度で注入されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- エンジンブロックの製造に適するよう耐磨耗性能が向上したアルミニウム−ケイ素合金製の鋳造品であって、シリンダーライナーなしで前記エンジンブロックの運転に耐えるよう、同一アルミニウム合金製の、耐磨耗性が向上した表面を有するシリンダー・ボアを備え、重量にして以下の組成を有する鋳造品。
13%−14%のSi、
2.3%−2.7%のCu、
0.1%−0.4%のFe、
0.1%−0.45%のMn、
0.1%−0.30%のMg、
0.1%−0.6%のZn、
0.05%−0.11%のTi、
0.4%−0.8%のNi、
0.01%−0.09%のSr、及び
残りは実質的にアルミニウム
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