本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零件之一，其功用是承受汽車壓力，并通過(guò)活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。以前鑄鐵為活塞的主要材料，現(xiàn)在開發(fā)出了硅鋁合金材料的活塞，但是硅鋁在高溫下各項(xiàng)機(jī)械性能都受到高溫的影響，使其實(shí)用性受到限制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人提供了一種用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金及其制備方法。本發(fā)明制備得到的鋁合金耐磨性好、抗腐蝕性高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、耐疲勞性能好、使用壽命長(zhǎng)、尺寸穩(wěn)定、高溫強(qiáng)度高，完全可以適宜汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的工作要求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：本申請(qǐng)人提供了一種用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金，由以下質(zhì)量百分比的原料組成：Si：10.0～10.8％；Fe：0.4～0.5％；Cu：2.3～2.7％；Mn：0.1～0.2％；Mg：0.25～0.4％；Zn≤0.2％；Ti≤0.1％；Ni≤0.05％；變質(zhì)劑：0.01～0.03％；余量為Al；所述變質(zhì)劑為鋁磷、鋁鍶和鋁稀土合金的任意質(zhì)量比的混合物。優(yōu)選的，所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金由以下質(zhì)量百分比的原料組成：Si：10.3％；Fe：0.4％；Cu：2.5％；Mn：0.2％；Mg：0.3％；Zn：0.1％；Ti：0.05％；變質(zhì)劑：0.03％；余量為Al。本申請(qǐng)人還提供了一種制備所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金的方法，具體步驟如下：(1)先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，熔化溫度控制范圍在740～770℃，熔化時(shí)間2～3小時(shí)，打開爐門用灰耙入爐底探視是否全部熔化；(2)然后加入精煉劑，用壓力0.06～0.10Mpa的氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行第一次精煉10～20分鐘，然后進(jìn)行扒渣；(3)扒渣后鋁液溫度加溫到800～820℃，加入準(zhǔn)備好的硅原料；待金屬硅充分熔化后加入銅、鐵、錳原料靜置10～15分鐘；然后進(jìn)行第二次精煉15～25分鐘、電磁攪拌、扒渣；(4)扒渣后加入鋁磷、鋁鍶、鋁稀土合金進(jìn)行變質(zhì)處理，使鋁液中大的初晶硅和共晶硅變質(zhì)成細(xì)小的初晶硅和共晶硅，提高材料的耐磨性和高溫強(qiáng)度，然后加入剩余元素原料進(jìn)行第三次精煉10～20分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)然后靜置15～30分鐘，鋁液溫度加溫到770～790℃進(jìn)行爐后，鋁液從爐子中經(jīng)過(guò)流槽進(jìn)入除氣箱進(jìn)行除氫處理，使氫含量低于0.10ml/100g；讓后經(jīng)過(guò)過(guò)濾箱進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾掉爐內(nèi)殘留的雜質(zhì)和氣體；最終得到所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：本申請(qǐng)人對(duì)現(xiàn)有的硅鋁合金進(jìn)行了深入研究，精心挑選并調(diào)整了各原料的用量，并且采用最能夠發(fā)揮各原料用途的添加順序和制備工藝，得到的鋁合金產(chǎn)品質(zhì)量輕、密度小、尺寸穩(wěn)定性好，并且具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，膨脹系數(shù)小，高溫強(qiáng)度高，耐磨和耐蝕性能優(yōu)。本發(fā)明制備得到的鋁合金強(qiáng)度優(yōu)于鑄鐵，并且高溫強(qiáng)度高、加工后耐磨和耐腐蝕性好，把鑄鐵更換成高硅鋁合金材質(zhì)活塞，容易制造、成本低、更為環(huán)保等特點(diǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。實(shí)施例1本申請(qǐng)人提供了一種用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金，由以下質(zhì)量百分比的原料組成：Si：10.3％；Fe：0.4％；Cu：2.5％；Mn：0.2％；Mg：0.3％；Zn：0.1％；Ti：0.05％；變質(zhì)劑：0.03％；余量為Al。所述變質(zhì)劑為鋁磷、鋁鍶和鋁稀土合金以1:1:1的質(zhì)量比混合的混合物。制備所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金的方法，具體步驟如下：(1)先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，熔化溫度控制范圍在740℃，熔化時(shí)間3小時(shí)，打開爐門用灰耙入爐底探視是否全部熔化；(2)然后加入重量為用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金總質(zhì)量0.03％的精煉劑，用壓力0.08Mpa的氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行第一次精煉15分鐘，然后進(jìn)行扒渣；(3)扒渣后鋁液溫度加溫到810℃，加入準(zhǔn)備好的硅原料；待金屬硅充分熔化后加入銅、鐵、錳原料靜置12分鐘；然后進(jìn)行第二次精煉12分鐘、電磁攪拌、扒渣；(4)扒渣后加入鋁磷、鋁鍶、鋁稀土合金進(jìn)行變質(zhì)處理，使鋁液中大的初晶硅和共晶硅變質(zhì)成細(xì)小的初晶硅和共晶硅，提高材料的耐磨性和高溫強(qiáng)度，然后加入剩余元素原料進(jìn)行第三次精煉15分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)然后靜置20分鐘，鋁液溫度加溫到780℃進(jìn)行爐后，鋁液從爐子中經(jīng)過(guò)流槽進(jìn)入除氣箱進(jìn)行除氫處理，使氫含量低于0.10ml/100g；讓后經(jīng)過(guò)過(guò)濾箱進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾掉爐內(nèi)殘留的雜質(zhì)和氣體；最終得到所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金。實(shí)施例2本申請(qǐng)人提供了一種用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金，由以下質(zhì)量百分比的原料組成：Si：10.0％；Fe：0.4％；Cu：2.3％；Mn：0.1％；Mg：0.25％；Zn：0.05％；Ni：0.05％；變質(zhì)劑：0.01％；余量為Al；所述變質(zhì)劑為鋁磷、鋁鍶和鋁稀土合金的1:0.5:0.5質(zhì)量比的混合物。制備所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金的方法，具體步驟如下：(1)先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，熔化溫度控制范圍在770℃，熔化時(shí)間2，打開爐門用灰耙入爐底探視是否全部熔化；(2)然后加入重量為用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金總質(zhì)量0.02％的精煉劑，用壓力0.06Mpa的氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行第一次精煉20分鐘，然后進(jìn)行扒渣；(3)扒渣后鋁液溫度加溫到800℃，加入準(zhǔn)備好的硅原料；待金屬硅充分熔化后加入銅、鐵、錳原料靜置15分鐘；然后進(jìn)行第二次精煉25分鐘、電磁攪拌、扒渣；(4)扒渣后加入鋁磷、鋁鍶、鋁稀土合金進(jìn)行變質(zhì)處理，使鋁液中大的初晶硅和共晶硅變質(zhì)成細(xì)小的初晶硅和共晶硅，提高材料的耐磨性和高溫強(qiáng)度，然后加入剩余元素原料進(jìn)行第三次精煉20分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)然后靜置30分鐘，鋁液溫度加溫到770℃進(jìn)行爐后，鋁液從爐子中經(jīng)過(guò)流槽進(jìn)入除氣箱進(jìn)行除氫處理，使氫含量低于0.10ml/100g；讓后經(jīng)過(guò)過(guò)濾箱進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾掉爐內(nèi)殘留的雜質(zhì)和氣體；最終得到所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金。實(shí)施例3本申請(qǐng)人提供了一種用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金，由以下質(zhì)量百分比的原料組成：Si：10.8％；Fe：0.5％；Cu：2.7％；Mn：0.2％；Mg：0.4％；Ti：0.05％；Ni：0.02％；變質(zhì)劑：0.02％；余量為Al；所述變質(zhì)劑為鋁磷、鋁鍶和鋁稀土合金的1:2:1質(zhì)量比的混合物。制備所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金的方法，具體步驟如下：(1)先將鋁錠投入熔煉爐中進(jìn)行熔化，熔化溫度控制范圍在760℃，熔化時(shí)間2.5小時(shí)，打開爐門用灰耙入爐底探視是否全部熔化；(2)然后加入重量為用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金總質(zhì)量0.04％的精煉劑，用壓力0.10Mpa的氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行第一次精煉10分鐘，然后進(jìn)行扒渣；(3)扒渣后鋁液溫度加溫到820℃，加入準(zhǔn)備好的硅原料；待金屬硅充分熔化后加入銅、鐵、錳原料靜置10分鐘；然后進(jìn)行第二次精煉15分鐘、電磁攪拌、扒渣；(4)扒渣后加入鋁磷、鋁鍶、鋁稀土合金進(jìn)行變質(zhì)處理，使鋁液中大的初晶硅和共晶硅變質(zhì)成細(xì)小的初晶硅和共晶硅，提高材料的耐磨性和高溫強(qiáng)度，然后加入剩余元素原料進(jìn)行第三次精煉10分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)然后靜置15分鐘，鋁液溫度加溫到790℃進(jìn)行爐后，鋁液從爐子中經(jīng)過(guò)流槽進(jìn)入除氣箱進(jìn)行除氫處理，使氫含量低于0.10ml/100g；讓后經(jīng)過(guò)過(guò)濾箱進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾掉爐內(nèi)殘留的雜質(zhì)和氣體；最終得到所述的用于汽車活塞的耐磨高硅鋁合金。實(shí)施例1～3所用的精煉劑為本領(lǐng)域常規(guī)精煉劑，如蘭德公司生產(chǎn)的鋁精煉劑，型號(hào)為ZS-AJ2a、隆昕鑄造材料有限公司生產(chǎn)的鋁用精煉劑1#、派羅特克公司的6AB型號(hào)精煉劑等。測(cè)試?yán)簩?duì)實(shí)施例1～3制備得到的鋁合金進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試方法為本領(lǐng)域常規(guī)方法，常溫測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1常溫性能實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3抗拉強(qiáng)度(MPa)440450445屈服強(qiáng)度(MPa)380385381延伸率(％)13.51314熱導(dǎo)率(W/(m*k)142144143疲勞強(qiáng)度(MPa)375380378腐蝕性能質(zhì)量損失(g)0.10.0980.095耐磨性1000小時(shí)(微米)544.5表1中的腐蝕性能質(zhì)量損失是在500℃下加熱處理1h后測(cè)試得到的數(shù)據(jù)。對(duì)實(shí)施例1制備得到的鋁合金進(jìn)行300℃高溫機(jī)械性能測(cè)試，得到其抗拉強(qiáng)度為150Mpa，屈服強(qiáng)度為120Mpa，延伸率為10％。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3