專利名稱：一種鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料及其制備工藝，屬于金屬復合材料制備技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
雙金屬復合材料作為近十年來出現(xiàn)的一種非常具有潛力的材料已經(jīng)引起了人們的廣泛關注，近年來國內(nèi)外許多專家學者都開始相關研究，如雙金屬復合破碎錘頭在礦山機械中已有應用[Li PengzhiiXING Shuming. Progress in research onbimetal compound
casting technology for crusher head[J]. Metal Mine,2008 (5)J 96-99], MEHMET LEVENT C等人研究了合金鋼與不銹鋼的雙金屬殼型鑄造[MEHMET §，LEVENT C，KUMRU0G L，et al. An investigation into stainless-steel/struetural-alloy-steel bimetal produced by shell mould casting[J]. Materials and Design，2009，30J 264-270]。但是具有廣闊應用前景的鋁合金與鑄鐵復合材料，由于鋁合金和鑄鐵的物理性能差別巨大， 難以形成有效結(jié)合，限制了該型復合材料的應用。而連續(xù)擠壓包覆等工藝，由于成本高，生產(chǎn)難度大，也制約了鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的生產(chǎn)和應用。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料及其制備工藝，工藝簡單，成本低廉。本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的制備工藝，包括步驟如下(1)將3_6mm厚的HT250鑄鐵缸套經(jīng)酸洗進行表面脫脂除銹處理，然后將其置于無水酒精中以保護表面不被氧化污染；(2)按質(zhì)量比 99. 2% -99. 7% 0. 2% -0. 5% 0. 1% -0. 3%稱取 ZL101 鋁合金和表面打磨平整光滑的稀土元素Ce、稀土元素ft·，將稀土元素Ce、稀土元素ft·和ZL101鋁合金一起放置到坩堝中，置于中頻感應加熱爐中進行加熱攪拌熔煉，在800 900°C溫度范圍內(nèi)加熱攪拌熔煉5-10分鐘；(3)停止加熱，將HT250鑄鐵缸套置于ZL101鋁合金、稀土 Ce、稀土 ft·的合金熔體中，保證鑄鐵缸套能充分在鋁合金熔體中浸鍍而不接觸坩堝，打開中頻感應加熱爐加熱，開始熱浸鍍，熱浸鍍溫度在700 800°C，熱浸鍍時間5-10分鐘，熱浸鍍合金熔體與HT250鑄鐵缸套質(zhì)量比例為15-25 1 ；(4)熱浸鍍完成后停止加熱，將熱浸鍍后的HT250鑄鐵缸套取出固定在金屬型澆鑄模具的型腔中，用中頻感應加熱爐按質(zhì)量比 99. 2% -99. 7% 0. 2% -0. 5% 0. 1 %-0. 3%重新熔煉 ZL101 鋁合金、稀土 Ce、稀土 Pr， 用合金熔融體澆筑到模具完成整個澆鑄過程，澆注合金熔體與HT250鑄鐵缸套質(zhì)量比例為 30-50 1 ；
(5)冷卻，開型取出復合材料。上述エ藝制得的復合材料。將復合材料取樣進行線切割，打磨并觀察結(jié)合界面。本發(fā)明通過合理的表面預處理工藝及添加稀土元素降低兩種金屬的表面張カ，提高潤濕性，用鑄造方法實現(xiàn)了 ZLlOl鋁合金與HT250鑄鐵兩種金屬的冶金結(jié)合，擁有98%以上的冶金結(jié)合面，方法成本低廉，エ藝簡単。


圖1為本發(fā)明得到的鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料金相照片；圖2為對比例得到的鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料金相照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例進ー步說明實施例1 原材料有3-6mm厚HT250鑄鐵缸套、エ業(yè)ZLlOl鋁合金和稀土元素Ce、Pr。鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的制備エ藝(1)首先準備所用的3-6mm厚HT250鑄鐵缸套；將HT250鑄鐵缸套首先經(jīng)酸洗進行表面脫脂除銹處理，清除鑄鐵缸套表面上的污垢銹皮，然后將其置于無水酒精中以保護表面不被氧化污染；(2)按質(zhì)量百分比99. 5%,0. 2%,0. 3%稱取ZLlOl鋁合金、表面打磨平整光滑的稀土元素Ce、稀土元素Pr，將稀土 Ce、ft·和ZLlOl鋁合金一起放置到坩堝中，置于中頻感應加熱爐中進行加熱熔煉，打開中頻感應加熱爐的加熱開關，功率調(diào)制10KW，在800°C溫度范圍內(nèi)加熱10分鐘；(3)將加熱爐功率調(diào)至0，然后將3-6mm厚HT250鑄鐵缸套置于ZLlOl鋁合金、Ce、 Pr合金熔體中，設計夾持裝置以保證鑄鐵缸套能充分在鋁合金熔體中浸鍍而不接觸坩堝； 重新打開加熱爐加熱開關，開始熱浸鍍，熱浸鍍溫度在700°C，熱浸鍍時間10分鐘，熱浸鍍?nèi)垠w與鑄鐵缸套質(zhì)量比例為15 1 ；(4)然后停止加熱，將鑄鐵缸套取出，將3_6mm厚HT250鑄鐵缸套固定在金屬型澆鑄模具的型腔中，用中頻感應加熱爐熔煉ZLlOl鋁合金和0. 2%稀土元素Ce、0. 3%稀土元素ft·，完成整個澆鑄過程，澆注鋁合金熔體與鑄鐵缸套質(zhì)量比例為50 1 ；(5)冷卻，開型取出復合材料，取樣進行線切割，打磨試樣并觀察金相結(jié)合界面。實施例2 原材料有HT250鑄鐵缸套、エ業(yè)ZLlOl鋁合金和稀土元素Ce、Pr。鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的制備エ藝(1)首先準備所用的3-6mm厚HT250鑄鐵缸套；將HT250鑄鐵缸套首先經(jīng)酸洗進行表面脫脂除銹處理，清除鑄鐵缸套表面上的污垢銹皮，然后將其置于無水酒精中以保護表面不被氧化污染；(2)按質(zhì)量百分比99.4%、0. 5%、0. 稱取ZLlOl鋁合金、表面打磨平整光滑的稀土元素Ce、稀土元素Pr，將稀土 Ce、ft·和ZLlOl鋁合金一起放置到坩堝中，置于中頻感應加熱爐中進行加熱熔煉；打開中頻感應加熱爐的加熱開關，功率調(diào)制12KW，在900°C溫度范圍內(nèi)加熱5分鐘；(3)將加熱爐功率調(diào)至0，然后將3_6mm厚HT250鑄鐵缸套置于ZLlOl鋁合金、Ce、 Pr合金熔體中，設計夾持裝置以保證鑄鐵缸套能充分在鋁合金熔體中浸鍍而不接觸坩堝， 重新打開加熱爐加熱開關，開始熱浸鍍，熱浸鍍溫度在800°C，熱浸鍍時間5分鐘，熱浸鍍?nèi)垠w與鑄鐵缸套質(zhì)量比例為25 1 ；(4)停止加熱，將鑄鐵缸套取出，將3_6mm厚HT250鑄鐵缸套固定在金屬型澆鑄模具的型腔中，用中頻感應加熱爐熔煉ZLlOl鋁合金和0.5%稀土元素Ce、0. 稀土元素ft·， 完成整個澆鑄過程，澆注鋁合金熔體與鑄鐵缸套質(zhì)量比例為30 1 ； (5)冷卻，開型取出復合材料，取樣進行線切割，打磨試樣并觀察金相結(jié)合界面。實施例3 鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的制備エ藝(1)首先準備所用的3-6mm厚HT250鑄鐵缸套；將HT250鑄鐵缸套首先經(jīng)酸洗進行表面脫脂除銹處理，清除鑄鐵缸套表面上的污垢銹皮，然后將其置于無水酒精中以保護表面不被氧化污染；(2)按質(zhì)量百分比99. 5%,0. 3%,0. 2%稱取ZLlOl鋁合金、表面打磨平整光滑的稀土元素Ce、稀土元素Pr，將稀土 Ce、ft·和ZLlOl鋁合金一起放置到坩堝中，置于中頻感應加熱爐中進行加熱熔煉；打開中頻感應加熱爐的加熱開關，功率調(diào)制12KW，在900°C溫度范圍內(nèi)加熱5分鐘；(3)將加熱爐功率調(diào)至0，然后將3_6mm厚HT250鑄鐵缸套置于ZLlOl鋁合金、Ce、 Pr合金熔體中，設計夾持裝置以保證鑄鐵缸套能充分在鋁合金熔體中浸鍍而不接觸坩堝， 重新打開加熱爐加熱開關，開始熱浸鍍，熱浸鍍溫度在750°C，熱浸鍍時間5分鐘，熱浸鍍?nèi)垠w與鑄鐵缸套質(zhì)量比例為20 1 ；(4)停止加熱，將鑄鐵缸套取出，將3_6mm厚HT250鑄鐵缸套固定在金屬型澆鑄模具的型腔中，用中頻感應加熱爐熔煉ZLlOl鋁合金和0.3%稀土元素Ce、0. 2%稀土元素ft·， 完成整個澆鑄過程，澆注鋁合金熔體與鑄鐵缸套質(zhì)量比例為40 1 ；(5)冷卻，開型取出復合材料，取樣進行線切割，打磨試樣并觀察金相結(jié)合界面。對比例首先準備所用的HT250鑄鐵缸套；將HT250鑄鐵缸套首先經(jīng)酸洗進行表面脫脂除銹處理，清除鑄鐵缸套表面上的污垢銹皮，然后將其置于無水酒精中以保護表面不被氧化污染；然后將HT250鑄鐵缸套置于800°C的ZLlOl鋁合金熔融液中熱浸鍍300s，取出后固定在金屬型澆鑄模具的型腔中ZLlOl鋁合金熔融液澆筑。實施例2得到的產(chǎn)品的金相界面見附圖1 (放大500倍后)，對比例得到的產(chǎn)品的金相界面見附圖2 (放大500倍后)，從圖中可以看出，本發(fā)明專利所獲得的復合材料具有突出的結(jié)合界面，擁有98%以上的優(yōu)異結(jié)合程度，顯著降低了鋁合金和鑄鐵間的金屬表面張 カ和提高了潤濕性。
權(quán)利要求
1.ー種鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的制備エ藝，其特征是，包括步驟如下(1)將HT250鑄鐵缸套經(jīng)酸洗進行表面脫脂除銹處理，然后將其置于無水酒精中以保護表面不被氧化污染；(2)按質(zhì)量比99. 2% -99. 7% 0. 2% -0. 5% 0. 1% -0. 3%稱取 ZLlOl 鋁合金和表面打磨平整光滑的稀土元素Ce、稀土元素ft·，將稀土元素Ce、稀土元素ft·和ZLlOl鋁合金一起放置到坩堝中，置于中頻感應加熱爐中進行加熱攪拌熔煉，在800 900°C溫度范圍內(nèi)加熱攪拌熔煉5-10分鐘；(3)停止加熱，將HT250鑄鐵缸套置于ZLlOl鋁合金、稀土Ce、稀土 ft·的合金熔體中， 保證鑄鐵缸套能充分在鋁合金熔體中浸鍍而不接觸坩堝，打開中頻感應加熱爐加熱，開始熱浸鍍，熱浸鍍溫度在700 800°C，熱浸鍍時間5-10分鐘；(4)熱浸鍍完成后停止加熱，將熱浸鍍后的HT250鑄鐵缸套取出固定在金屬型澆鑄模具的型腔中，用中頻感應加熱爐按質(zhì)量比99. 2% -99. 7% 0. 2% -0. 5% 0. 1 % -0. 3% 重新熔煉ZLlOl鋁合金、稀土 Ce、稀土 ft·，用合金熔融體澆筑到模具完成整個澆鑄過程；(5)冷卻，開型取出復合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料的制備エ藝，其特征是，HT250 鑄鐵缸套3-6mm厚，步驟(3)中熱浸鍍合金熔體與HT250鑄鐵缸套質(zhì)量比例為15-25 1 ； 步驟中澆注合金熔體與HT250鑄鐵缸套質(zhì)量比例為30-50 1。
3.權(quán)利要求1或2所述的ェ藝制備的復合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金包覆鑄鐵缸套復合材料及其制備工藝，先將HT250鑄鐵缸套在稀土Ce、Pr和ZL101鋁合金的熔融液中熱浸鍍，在700～800℃熱浸鍍時間5-10分鐘，將HT250鑄鐵缸套取出固定在金屬型澆鑄模具的型腔中，用中頻感應加熱爐熔煉ZL101鋁合金和稀土元素Ce、稀土元素Pr熔融液澆筑，完成整個澆鑄過程。本發(fā)明通過合理的表面預處理工藝及添加稀土元素降低兩種金屬的表面張力，提高潤濕性，用鑄造方法實現(xiàn)了ZL101鋁合金與HT250鑄鐵兩種金屬的冶金結(jié)合，擁有98％以上的冶金結(jié)合面，方法成本低廉，工藝簡單。
文檔編號C23C2/34GK102534451SQ20121001407
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者李文釗, 邊秀房, 郭凱 申請人:山東大學