專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁合金和柴油機(jī)活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種鋁合金和柴油機(jī)活塞。
背景技術(shù)：
鋁-硅_銅-鎂_鎳系耐高溫鑄造合金因具有密度小、導(dǎo)熱性能優(yōu)異、減磨性高以 及良好的鑄造性能和機(jī)械加工性能等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、汽車(chē)制造業(yè)和航天工業(yè) 領(lǐng)域。例如，使用該合金制造的內(nèi)燃機(jī)活塞與其它材質(zhì)相比具有更好的使用性能。目前，國(guó)家對(duì)內(nèi)燃機(jī)尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)日益提高，內(nèi)燃機(jī)的額定值、燃油經(jīng)濟(jì)性和耐 久性等指標(biāo)不斷向強(qiáng)化方向發(fā)展，使內(nèi)燃機(jī)熱負(fù)荷不斷提高，因此作為內(nèi)燃機(jī)傳遞動(dòng)力的 關(guān)鍵活動(dòng)件_活塞的服役溫度也越來(lái)越高。通常，衡量鋁合金活塞材料的高溫性能的方法 是測(cè)試其在360°C的高溫抗拉強(qiáng)度。目前，提高鋁合金活塞材料的高溫性能已經(jīng)成為材料工 作者的一個(gè)研究方向。提高鋁合金高溫性能的方法通常有三種第一種是采用合金化技術(shù)，即通過(guò)在鋁 合金中添加新合金元素或者改變鋁合金現(xiàn)有合金元素的配比關(guān)系來(lái)提高其高溫性能，典型 的如通過(guò)調(diào)整硅、銅、鎂和鎳的配比關(guān)系來(lái)利用銅和鎳的固溶強(qiáng)化作用以及Mg2Si、CuAl2, Al3Ni等第二相粒子的沉淀強(qiáng)化作用來(lái)提高鋁合金的高溫性能；第二種是采用單晶技術(shù)或 定向凝固技術(shù)使材料內(nèi)形成偽單晶結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)鋁合金材料的高溫性能；第三種是采用陶瓷 顆粒增強(qiáng)技術(shù)提高材料的高溫性能。上述三種方法中，第二種和第三種方法均存在設(shè)備昂 貴、工藝復(fù)雜的問(wèn)題，不易在實(shí)踐中推廣應(yīng)用。因此，合金化技術(shù)已經(jīng)成為提高鋁合金高溫 性能的的主要手段?，F(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)公開(kāi)了多種可以用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的鋁合金。例如，GB/ T1173中公布的合金代號(hào)為ZL109的鑄造鋁合金材料是目前活塞行業(yè)中最常用的材料，該 材料中各元素及其重量百分比如下11. 0wt% 13. Owt%的Si，0. 5wt% 1.Cu， 0. 8wt% 1. 3wt%&Mg，0. 8wt% 1. 5wt%&Ni，0. 05wt% 0. Ti，0 0. 7wt% 的 Fe，0 0. Zn，0 0. 2wt%&Mn，0 0. Olwt %的 Sn，0 0. Pb，雜質(zhì) 元素總量不超過(guò)1. 2wt%，余量為Al。該材料在360°C時(shí)的抗拉強(qiáng)度值約為70MPa左右，已 經(jīng)逐漸不能適應(yīng)內(nèi)燃機(jī)活塞的更高要求德國(guó)馬勒公司生產(chǎn)的M142型鋁合金材料中各元素及其重量百分比如下 Ilwt % 13wt % 的 Si，2. 5wt % 4wt % 的 Cu，0. 5wt % 1. 2wt % 的 Mg，1. 75wt % 3. Owt % 的 Ni，0 0. 7wt % Fe，0. 05wt % 0. 2wt % 的 Zr，0. 05wt % 0. 2wt % 的 Ti， 0. 05wt% 0.V，0 0.Mn，0 0.Zn，0 0.Cr，0 0. 05wt %的Pb，0 0. 05wt %的Sn，0 0. 0Iwt %的Ca，其他雜質(zhì)元素不超過(guò)0. 05wt %，雜 質(zhì)元素總量15%，余量為Al。與ZL109鑄造鋁合金材料相比，M142鋁合金在360°C時(shí) 的抗拉強(qiáng)度可提高至80MPa。盡管如此，上述鋁合金材料依然不能滿足高功率密度的柴油機(jī) 活塞在高溫狀態(tài)所需的強(qiáng)度要求。因此，需要提供一種高溫抗拉強(qiáng)度高且加工性能好的鋁合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高的高溫抗拉強(qiáng)度和較好加工性能的鋁合金。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋁合金，包括13. Iwt % Si ；4. Iwt % 5. 5wt % 的 Cu ；0. 6wt% 1.Mg ；2. 5wt % 3. 5wt % 的 Ni ；0. 15wt%~ 0. 3wt%^ Mn ；0. 05wt % 0. 2wt % 的 Ti ；0 0.Zr，Zr 的含量大于 0 ；0 0. 01wt%&B，B 的含量大于 0;0 0.Sc，Sc 的含量大于 0 ；0. lwt% 0. 3襯％的富鈰稀土，所述富鈰稀土中的鈰含量大于45wt% ；Owt % 0. 7wt % 的 Fe ； 其他雜質(zhì)元素總量不超過(guò)0. 15wt%,且其他單個(gè)雜質(zhì)元素含量不超過(guò)0. 05wt % ；余量Al。優(yōu)選的，所述鋁合金包括13. Iwt% 14. 5襯％的Si。優(yōu)選的，所述鋁合金包括4. 5wt% 5. 2襯％的Cu。優(yōu)選的，所述鋁合金包括2. 5wt% 3襯％的Ni。優(yōu)選的，所述鋁合金包括0. 2wt% 0.Mn。優(yōu)選的，所述鋁合金包括0. 6wt% 0.Mg。優(yōu)選的，所述鋁合金的成分為Si:14wt %, Cu 4. 7wt %, Mg 0. 6wt %, Ni 2. 8wt%, Zr :0. 02wt%, Sc :0. Olwt%, Mn :0. 2wt%, Ti :0. lwt%, B :0. OOlwt%，富鈰稀土 0. 2wt%,Fe :0. 5wt%，余量Al ；所述富鈰稀土中的鈰含量為65wt%。優(yōu)選的，所述鋁合金的成分為Si13. 4wt %, Cu 5. Iwt %, Mg 0. 8wt %, Ni 2. 6wt%,Zr :0. 004wt%,Sc :0· 02wt%,Mn :0· 2wt%,Ti :0· 09wt%,B :0· OOlwt%，富鈰稀土 為0. 2wt%,Fe為0. 4wt%，余量為Al ；所述富鈰稀土中的鈰含量為65wt%。優(yōu)選的，所述鋁合金的金相組織中含有細(xì)小的、均勻分布的Al4CuNi金屬間化合 物。本發(fā)明還提供一種由以上任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的鋁合金鑄造的內(nèi)燃機(jī)活塞。本發(fā)明提供的鋁合金中添加了適量的Sc和富鈰稀土，并調(diào)整了合金元素的整體 配比，如Si、Cu、Mg、Ni、Mn、Ti、Zr、B等合金元素的比例關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與現(xiàn)有技術(shù) 相比，本發(fā)明提供的鋁合金不但具有良好的高溫性能，而且具有良好的加工性能，特別適用 于制備鑄造鋁合金活塞。本發(fā)明的具體思路如下首先，本發(fā)明通過(guò)調(diào)整硅、銅和鎳的含量，充分發(fā)揮銅、鎳在鋁基體中的固溶強(qiáng)化 作用和熱強(qiáng)作用，并使合金溶液保持較好的流動(dòng)性，提高合金的鑄造性能，同時(shí)降低合金的 線膨脹系數(shù)，提高合金的高溫穩(wěn)定性。其中Cu、Ni和Al形成的金屬間化合物Al4CuNi和Al6Cu3Ni,均勻的分布于Al基體中，能有效增加合金的高溫強(qiáng)度。其次，本發(fā)明還向合金中加入適量的Ti、Zr、Sc等元素，上述元素分別與鋁形成 Al3Tiai3Zrai3Sc等第二相粒子，通過(guò)第二相彌散強(qiáng)化作用和沉淀硬化作用進(jìn)一步提高合 金在高溫下的變形抗力。第三，本發(fā)明提供的合金中B和富鈰稀土等合金元素分布于晶界上，可以起到強(qiáng) 化晶界的作用。此外，富鈰稀土的晶粒細(xì)化作用也有助于提高合金的高溫強(qiáng)度。最后，本發(fā)明還調(diào)整了 Mn的含量，少量的Mn用于與Fe、Al和Si形成塊狀的 AlFeMnSi化合物，不僅可以降低合金的脆性，還可提高合金的高溫強(qiáng)度。綜上所述，在上述合金元素的綜合作用下，本發(fā)明提供的鋁合金不但具有較高的 高溫強(qiáng)度，同時(shí)還具有較好的鑄造性和機(jī)械加工性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的鋁合金不 但具有較好的導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)，而且在高溫下具有較高的抗拉強(qiáng)度，適合用于高功 率密度的柴油機(jī)活塞。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋁合金材料的掃描電鏡圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得鋁合金材料的拉伸測(cè)試曲線。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的
限制。
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種鋁合金，包括
1i. Iwt Si ；
4.Iwt %-5. Cu ；
0.6wt%-1. Iwt %的 Mg ；
2.5wt%~3. Ni ；
0.15wt%- 0. Mn ；
0.05wt%- 0. Ti ；
0 0. Zr，Zr的含量大于0 ；
0 0. Olwt%的B，B的含量大于0 ；
0 0. Sc，Sc的含量大于0 ；
0.Iwt0. 3wt%的富鈰稀土，所述富鈰稀土中的鈰含量大于45wt % ；
Owt 0. 7wt%^ Fe ；
其他雜質(zhì)元素總量不超過(guò)0. 15wt%，且其他單個(gè)雜質(zhì)元素含量不超過(guò)0. 05wt% ；
余量Al。
本發(fā)明提供的鋁合金中，Cu和Ni用于固溶強(qiáng)化合金Al基體相，本發(fā)明中選用
4. Iwt% 5. 5襯％的Cu和2. 5wt% 3. 5襯％的Ni。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，按照上述比例搭配的 銅和鎳可充分發(fā)揮銅、鎳在鋁基體中的固溶強(qiáng)化作用和熱強(qiáng)作用。此外，Cu、Ni和Al形成 金屬間化合物Al4CuNi和Al6Cu3Ni可均勻的分布于Al基體中，有效增加合金的高溫強(qiáng)度。本發(fā)明優(yōu)選控制Cu的含量為4. 5wt% 5. 2wt%，更優(yōu)選為4. 7襯％或5. Iwt % ；Ni的含量 優(yōu)選為2. 5wt % 3wt %，更優(yōu)選為2. 6wt % 2. 8wt %。Cu和Ni含量過(guò)高則會(huì)提高合金的 線膨脹系數(shù)，降低合金的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)增加合金的熱裂傾向。本發(fā)明提供的鋁合金包括13. Iwt % 16wt%的硅，確定上述硅含量的目的在于 一方面可以降低合金的線膨脹系數(shù)，從而提高合金的高溫穩(wěn)定性；另一方面可以使合金溶 液保持較好的流動(dòng)性，使合金具有良好的鑄造性能和機(jī)械加工性。本發(fā)明優(yōu)選控制硅的含 量為13. Iwt% 14. 5wt%，更優(yōu)選為13. 4wt% 14wt %，若硅含量過(guò)高，則會(huì)使合金的耐 磨性過(guò)于增強(qiáng)，由此造成合金機(jī)械加工性能的下降，同時(shí)會(huì)降低合金的導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)而影響 合金的使用性能。本發(fā)明提供的鋁合金中Mg含量為0.6wt 1. Iwt%, Mg與Cu配合加入合金中， 形成W相，即Al4Mg5Cu4Si4，可以提高合金的高溫強(qiáng)度和耐熱性能。若鎂含量超過(guò)1. Iwt % 時(shí)，不但對(duì)合金強(qiáng)度的提高作用并不明顯，且會(huì)使合金脆化。本發(fā)明優(yōu)選控制鎂的含量為 0. 6wt% 0. 8wt%。本發(fā)明提供的鋁合金中還包括微量的Ti、&和Sc。上述微量元素一方面可以分布 在合金的晶體缺陷中，降低位錯(cuò)的畸變能，在高溫下可以阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高強(qiáng)度。此 外，上述微量元素與鋁元素還可以分別形成Al3Ti、Al3Zr、Al3Sc等第二相粒子，這些第二相 粒子彌散分布可以起到沉淀硬化的作用，提高了合金在高溫下的變形抗力。但是，若Ti、& 和Sc含量過(guò)高則會(huì)增加合金的脆性。本發(fā)明提供的鋁合金中，B元素為必須組分，B與富鈰稀土中的鈰和鑭等元素吸附 于晶界上，增加了界面激活能，阻止晶界的滑移，提高晶界裂紋形成時(shí)的表面能，有效強(qiáng)化 了晶界，提高了高溫下晶界的強(qiáng)度。富鈰稀土還起到變質(zhì)作用，細(xì)化初晶硅和共晶硅，可提 高合金高溫強(qiáng)度，降低線膨脹系數(shù)。此外，目前公知的熔煉方法在熔煉過(guò)程中都難以避免從原材料和使用的工具中帶 進(jìn)鐵元素，F(xiàn)e與Al和Si形成的片狀鐵相AlFeSi化合物對(duì)基體起割裂作用，使合金變脆， 降低合金的塑性和熱穩(wěn)定性，為此本發(fā)明添加0. 15wt% 0. 3襯％的錳來(lái)消除鐵的這種不 利影響，使Fe與Al、Si和Mn形成塊狀鐵相AlFeMnSi化合物，不僅可以降低合金的脆性，還 對(duì)提高合金的高溫強(qiáng)度有益。但錳含量過(guò)高會(huì)惡化合金的鑄造性能和損壞鑄件的致密性， 因此本發(fā)明選用適量的錳，同時(shí)控制鐵的含量在0. 7wt%以下。對(duì)于上述鋁合金的制備方法，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，具體如將合金 原料依次進(jìn)行熔煉、精煉、鑄造后進(jìn)行熱處理，本發(fā)明對(duì)此并無(wú)特別限制。本發(fā)明還提供一種由上述鋁合金鑄造的柴油機(jī)活塞。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鋁合金及其制備方法進(jìn) 行描述。以下實(shí)施例中的結(jié)晶硅含硅98wt%以上；工業(yè)純鋁錠含鋁99. 6wt%以上；鋁鎳中 間合金含鎳約10wt%，其余為鋁；鋁銅中間合金含銅約50wt%，其余為鋁；回爐料是生產(chǎn)過(guò) 程中產(chǎn)生的澆口、冒口、鋁屑及活塞廢品等通過(guò)熔煉，自行回收的材料，本發(fā)明實(shí)施例使用 的回爐料包括13. 6wt % ^ Si,4. 2wt % ^ Cu、0. 8wt%&Mg、2. 3wt % ^ Ni、0. 2wt^Mn、 0. Iwt%的 Ti、0. OOlwt%的 B、0. OOlwt%的 Zr、0. OOlwt%的 Sc、0.RE、0.
Fe和余量的Al ；金屬錳含錳96. 5%以上；富鈰混合稀土采用GB4153中的RECe_45 ；鋯合金 含鋯約4wt%，其余為鋁；鈧合金含鈧約2wt%，其余為鋁。
實(shí)施例1本實(shí)施例制備如下成分的鋁合金:Si :14wt%, Cu 4. 7wt%, Mg :0· 6wt%, Ni 2. 8wt %, Fe :0. 5wt %, Zr :0. 02wt %, Sc :0. Olwt %, Mn :0. 2wt %, Ti :0. Ilwt %, B 0. OOlwt%，富鈰稀土 :0. 23wt%，余量Al，其制備工藝如下1、在中頻爐中加入結(jié)晶硅、工業(yè)純鋁錠、鋁鎳中間合金、鋁銅中間合金和回爐料進(jìn) 行熔煉。2、將上述爐料熔化后升溫至約600°C時(shí)，向中頻爐中加入錳、鋁鈦硼合金、富鈰稀 土金屬、鋯合金和鈧合金。3、待上述爐料全部熔化后，升溫至約780°C并用鐘罩壓入湖北洪湖市紅梅冶金材 料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的紅梅1號(hào)磷變質(zhì)劑對(duì)合金液進(jìn)行變質(zhì)處理。4、將步驟3得到的合金液倒入電阻坩堝爐中，溫度降至760°C左右用鐘罩壓入金
jM,大。5、待合金液溫度達(dá)約720°C時(shí)用鐘罩壓入六氯乙烷精煉。6、靜置20分鐘取樣分析，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)料處理。7、當(dāng)合金液溫度為750°C時(shí)澆入金屬模中。8、待鑄件凝固后，在鑄件表面溫度450°C時(shí)取出鑄件，進(jìn)行快速冷卻。9、將鑄件裝入220°C的箱式電阻爐中保溫8小時(shí)，進(jìn)行人工時(shí)效處理。本實(shí)施例制得的合金材料的掃描電鏡圖如圖1所示，圖中1為Al基體相，顏色略 淺，2為Si相，顏色較深，3為Al4CuNi金屬間化合物相，顏色較白。將本實(shí)施例制得的合金材料制成直徑Φ 5的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，取3個(gè)拉伸試樣分別 在美國(guó)Instr0n3369力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上，按GB/T4338《金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)方法》，在360°C 時(shí)做拉伸試驗(yàn)記錄的拉伸曲線，如圖2所示，測(cè)試速度lmm/min。圖2中，曲線1為試樣1的拉伸曲線，抗拉強(qiáng)度103. 7MPa,曲線2為試樣2的拉伸 曲線，抗拉強(qiáng)度95. 2MPa,曲線3為試樣3的拉伸曲線，抗拉強(qiáng)度99. 3MPa。對(duì)本實(shí)施例制備的鋁合金材料進(jìn)行測(cè)試，其物理性能如下密度2·71(g/cm3)導(dǎo)熱系數(shù)125·9(W/mk，室溫 360°C )線膨脹系數(shù)18·14X 10_6 (1/K，室溫 360°C )實(shí)施例2本實(shí)施例制備的鋁合金成分如下:Si 13. 4wt%, Cu :5· Iwt%, Mg :0· 84wt%, Ni 2. 6wt %，F(xiàn)e :0. 46wt %，Zr :0. 0042wt %，Sc :0. 02wt %，Mn :0. 21wt%, Ti :0. 09wt %, B 0. 001 Iwt%, RECe :0. 18%，Al余量。其制備工藝與實(shí)施例1相同。對(duì)本實(shí)施例制備的鋁合金材料進(jìn)行測(cè)試，其力學(xué)性能和物理性能如下360°C時(shí)的抗拉強(qiáng)度三個(gè)試樣的抗拉強(qiáng)度依次為94MPa，98MPa，102MPa。密度2·72(g/cm3)導(dǎo)熱系數(shù)125·6 (ff/mk,室溫 360°C )線膨脹系數(shù)18·23 X 10_6 (l/Κ，室溫 360°C )比較例1制備M142鋁合金
本比較例制備的鋁合金成分如下Si 12. 8wt %，Cu :4wt %，Mg 0. 6wt %， Ni 2. 3wt %, Fe :0· 4wt %, Zr :0· 12wt %, Ti :0· 06wt %, V 0. Iwt %, Mn :0· 2wt %, Zn
0.13wt%, Cr :0. 02wt%, Sn :0. 03wt%, Al 余量。其制備工藝如下1、在中頻爐中加入結(jié)晶硅、工業(yè)純鋁錠、鋁鎳中間合金、鋁銅中間合金和回爐料后 進(jìn)行熔煉。2、將上述爐料熔化后升溫至約600°C時(shí)向中頻爐中加入金屬錳、鋁鈦合金、鋯合 金、釩合金和鋅合金。3、待上述爐料全部熔化后，升溫至約780°C并用鐘罩壓入湖北洪湖市紅梅冶金材 料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的紅梅1號(hào)磷變質(zhì)劑對(duì)合金液進(jìn)行變質(zhì)處理。4、將步驟3得到的合金液倒入電阻坩堝爐中，溫度降至760°C用鐘罩壓入金屬鎂。5、待合金液溫度達(dá)約720°C時(shí)用鐘罩壓入六氯乙烷精煉。6、靜置20分鐘取樣分析，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)料處理。7、當(dāng)合金液溫度為750°C時(shí)澆入金屬模中。8、待鑄件凝固后，在鑄件表面溫度450°C時(shí)取出鑄件，進(jìn)行快速冷卻。9、將鑄件裝入220°C的箱式電阻爐中保溫8小時(shí)，進(jìn)行人工時(shí)效處理。對(duì)比較例制備的鋁合金材料進(jìn)行測(cè)試，其力學(xué)性能和物理性能如下360°C時(shí)的抗拉強(qiáng)度79. 6MPa密度2·76(g/cm3)導(dǎo)熱系數(shù)125·5(W/mk，室溫 360°C )線膨脹系數(shù)18.58 X 10_6 (1/K，室溫 360 °C )比較例2制備ZL109鋁合金本比較例制備的鋁合金成分如下:Si :13wt %, Cu :1. 4wt %, Mg =Iwt %, Ni
1.3wt%, Fe :0. 4wt%, Ti :0. 08wt%, Mn :0. 2wt%, Al 余量。其制備工藝如下1、在中頻爐中加入結(jié)晶硅、工業(yè)純鋁錠、鋁鎳中間合金、鋁銅中間合金和回爐料后 進(jìn)行熔煉。2、將上述爐料熔化后升溫至600°C時(shí)向中頻爐中加入金屬錳和鋁鈦合金。3、待上述爐料全部熔化后，升溫至780°C并用鐘罩壓入湖北洪湖市紅梅冶金材料 有限責(zé)任公司生產(chǎn)的紅梅1號(hào)磷變質(zhì)劑對(duì)合金液進(jìn)行變質(zhì)處理。4、將步驟3得到的合金液倒入電阻坩堝爐中，溫度降至760°C用鐘罩壓入金屬鎂。5、待合金液溫度達(dá)720°C時(shí)用鐘罩壓入六氯乙烷精煉。6、靜置20分鐘取樣分析，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)料處理。7、當(dāng)合金液溫度為750°C時(shí)澆入金屬模中。8、待鑄件凝固后，在鑄件表面溫度450°C時(shí)取出鑄件，進(jìn)行快速冷卻。9、將鑄件裝入220°C的箱式電阻爐中保溫8小時(shí)，進(jìn)行人工時(shí)效處理。對(duì)本比較例制備的鋁合金材料進(jìn)行測(cè)試，其力學(xué)性能和物理性能如下360°C時(shí)的抗拉強(qiáng)度68. 2MPa密度2·69(g/cm3)導(dǎo)熱系數(shù)124·8(W/mk，室溫 360°C )
線膨脹系數(shù)18.43 X 10_6 (1/K，室溫 360 °C )由上述結(jié)果可知，本發(fā)明提供的鋁合金在360°C的抗拉強(qiáng)度高于90Mpa，明顯高于 ZL109和M142材料，且導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)與ZL109和M142材料相當(dāng)，適合用作高功率 密度的柴油機(jī)活塞。以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì) 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
一種鋁合金，其特征在于，包括13.1wt％～16wt％的Si；4.1wt％～5.5wt％的Cu；0.6wt％～1.1wt％的Mg；2.5wt％～3.5wt％的Ni；0.15wt％～0.3wt％的Mn；0.05wt％～0.2wt％的Ti；0～0.09wt％的Zr，Zr的含量大于0；0～0.01wt％的B，B的含量大于0；0～0.2wt％的Sc，Sc的含量大于0；0.1wt％～0.3wt％的富鈰稀土，所述富鈰稀土中的鈰含量大于45wt％；0wt％～0.7wt％的Fe；其他雜質(zhì)元素總量不超過(guò)0.15wt％，且其他單個(gè)雜質(zhì)元素含量不超過(guò)0.05wt％；余量Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括13.Iwt% 14. 5襯％的Si。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括4.5wt% 5. 2襯％的Cu。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括2.5wt% 3襯％的Ni。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括0.2wt% 0. 26襯％的胞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，包括0.6wt% 0. 8wt%&Mg。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，其成分為Si:14wt%, Cu 4. 7wt%, Mg :0. 6wt %, Ni :2. 8wt %, Zr :0. 02wt %, Sc :0. Olwt %, Mn :0. 2wt %, Ti :0. Iwt %, B 0. OOlwt%，富鈰稀土 0. 2wt%,Fe :0. 5wt%，余量Al ；所述富鈰稀土中的鈰含量為65wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，其成分為Si13. 4wt%,Cu 5. Iwt%, Mg :0. 8wt %，Ni 2. 6wt %，Zr :0· 004wt %，Sc :0· 02wt %，Mn :0· 2wt %，Ti :0· 09wt %, B 0. OOlwt %，富鈰稀土為0. 2wt%, Fe為0. 4wt%，余量為Al ；所述富鈰稀土中的鈰含量為 65wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的金相組織中含有細(xì)小的、 均勻分布的Al4CuNi金屬間化合物。
10.由權(quán)利要求1 9任意一項(xiàng)鋁合金鑄造的柴油機(jī)活塞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金，包括13.1wt％～16wt％的Si；4.1wt％～5.5wt％的Cu；0.6wt％～1.1wt％的Mg；2.5wt％～3.5wt％的Ni；0.15wt％～0.3wt％的Mn；0.05wt％～0.2wt％的Ti；0～0.09wt％的Zr，Zr的含量大于0；0～0.01wt％的B，B的含量大于0；0～0.2wt％的Sc，Sc的含量大于0；0.1wt％～0.3wt％的富鈰稀土，所述富鈰稀土中的鈰含量大于45wt％；0wt％～0.7wt％的Fe；其他雜質(zhì)元素總量不超過(guò)0.15wt％，且其他單個(gè)雜質(zhì)元素含量不超過(guò)0.05wt％；余量Al。本發(fā)明提供的鋁合金中添加了適量的Sc和富鈰稀土，并調(diào)整了合金元素的整體配比，如Si、Cu、Mg、Ni、Mn、Ti、Zr、B等合金元素的比例關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的鋁合金不但具有良好的高溫性能，而且具有良好的加工性能，特別適用于制備鑄造鋁合金活塞。
文檔編號(hào)C22C21/02GK101942585SQ20101050666
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者何德生, 劉德懷, 劉維濤, 易綠林, 朱億鵬, 李世環(huán), 楊志勇 申請(qǐng)人:湖南江濱機(jī)器(集團(tuán))有限責(zé)任公司