一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁硅合金技術(shù)領(lǐng)域，特指一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體作為發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部件之一，其質(zhì)量約占整車重的18%，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均勻且最薄處僅為3?5mm，而且在高溫、高壓及潤(rùn)滑條件不良且有固體微粒和腐蝕介質(zhì)工況條件下作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，零件內(nèi)部產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時(shí)承受強(qiáng)烈的摩擦磨損。因此，要求汽缸體材料具有良好的綜合性能。
[0003]目前多數(shù)采用鋁硅合金制作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，對(duì)于鋁硅合金而言要對(duì)硅進(jìn)行變質(zhì)處理。Sr對(duì)共晶硅變質(zhì)處理效果較好，且變質(zhì)有效期長(zhǎng)，但是，其變質(zhì)工藝不易掌握，吸收率低，潛伏期長(zhǎng)，鑄件容易出現(xiàn)針孔。關(guān)于對(duì)Al-Si系列合金的變質(zhì)報(bào)道，一般都要加入稀土，采用和鈉鹽、Sr、Ti等一起復(fù)合變質(zhì)，但這樣增加了生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，而且鈉鹽會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。采用復(fù)合變質(zhì)，即Sr、T1、B進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理，可以綜合多種元素變質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)一種元素變質(zhì)的一些缺點(diǎn)，達(dá)到提高多元鋁硅合金的綜合性能。本發(fā)明開發(fā)出一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑，其特征為，Sr9_llwt%、Ti4_6wt%、Na2-4 wt%、B0.8-1.5wt%，余為鋁，所述復(fù)合變質(zhì)劑為塊狀合金，熔點(diǎn)范圍500?600°C，復(fù)合變質(zhì)劑加入量范圍為0.5?1.0wt%。
[0005]
【附圖說明】
圖1復(fù)合變質(zhì)對(duì)合金磨損失重的影響 X 一一未變質(zhì)處理，▲一一經(jīng)過復(fù)合變質(zhì)處理
磨損失重結(jié)果見圖1，對(duì)經(jīng)過復(fù)合變質(zhì)處理和未處理的合金進(jìn)行磨損試驗(yàn)，載荷為100N，摩擦對(duì)副為45鋼，由圖1不難得出:加入了變質(zhì)劑的鑄造鋁合金的磨損失重明顯降低，復(fù)合變質(zhì)提高了合金的耐磨性能。由于鋁合金基體較軟，Si相質(zhì)點(diǎn)對(duì)較軟的鋁基體起支撐作用，而復(fù)合變質(zhì)改變了集體中Si相的形態(tài)和分布情況，在載長(zhǎng)時(shí)間的磨損過程中，相界處裂紋的萌生及擴(kuò)展引發(fā)Si相的脫離以及Si相本身在大載荷下的破碎脫落，導(dǎo)致合金中有效承載相的失效，可能引起基體的強(qiáng)烈塑性變形，耐磨性能下降。在未變質(zhì)的Al-Si合金中Si相尺寸較大，片狀多角形貌和團(tuán)聚現(xiàn)象，這些都不利于對(duì)基體的整體有效保護(hù)。因此，合金的耐磨性能不高。相反，復(fù)合變質(zhì)后Si相形態(tài)發(fā)生變化且均勻分布較為均勻，可以有效的分擔(dān)載荷，阻礙基體的塑性變形，提高了合金的耐磨性能。
[0006]【具體實(shí)施方式】實(shí)施例。
[0007]多元鋁硅合金成分為，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5 wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45wt%、Zn0.40 ?0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余為 Al。將Al-50wt%Cu, A1-28 wt %Si, Al-1O wt %Mn, Al-10 wt %Cr, Al-1O wt %Ni 等中間合金和純Zn等放入坩堝熔煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攪拌并保溫5min后，再壓入純Mg，并輕輕攪拌，讓Mg充分熔化擴(kuò)散，保溫1min (此時(shí)合金液溫度為740?760°C )。用鐘罩將占合金液重量的0.4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至730°C靜置5min后，加入占合金液重量的0.5?1.0wt%復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，靜置5min后，溫度為720°C進(jìn)行澆注，澆注到金屬型模具中，澆注試樣尺寸為Φ50 mmX200 mm。在燒注好的試樣上取摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX 10 mmX8 mm。
[0008]摩擦磨損實(shí)驗(yàn)在M-2000摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行?；瑒?dòng)磨損時(shí)，上試樣固定，摩擦?xí)r速度可選高速400r/min或低速200r/min?？紤]到多元Al-Si合金硬度較低，高速時(shí)沖擊較大，且是干摩擦，本試驗(yàn)選擇了低速200r/min，這是符合實(shí)際情況的。實(shí)驗(yàn)載荷是擠壓彈簧通過杠桿傳遞給上軸并施加給裝在下軸上的摩擦對(duì)副,摩擦對(duì)副為45鋼，上軸的塊狀試樣固定不動(dòng)，下軸通過底層的電機(jī)帶動(dòng)摩擦對(duì)副旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行滑動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。磨損實(shí)驗(yàn)條件是在大氣環(huán)境下進(jìn)行的干滑動(dòng)摩擦磨損，實(shí)驗(yàn)溫度為室溫(20±10) V ;載荷為100N，滑動(dòng)速度為200 r/min，磨損時(shí)間取10min，20min，30min，40min。摩擦磨損性能見圖1。
[0009]對(duì)比例
多元鋁硅合金成分為，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45 wt%、Zn0.40 ?0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余為 Al。將 Al_50wt%Cu，Al-28 wt %Si, Al-10 wt %Mn, Al-10 wt %Cr, Al-10 wt %Ni 等中間合金和純 Zn 等放入i甘堝熔煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攪拌并保溫5min后，再壓入純Mg，并輕輕攪拌，讓Mg充分熔化擴(kuò)散，保溫1min (此時(shí)合金液溫度為740?760°C )。用鐘罩將占合金液重量的0.4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至730°C靜置5min后，溫度為720°C進(jìn)行澆注，澆注到金屬型模具中，澆注試樣尺寸為Φ50mm X200 mm。在燒注好的試樣上取摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX 10 mmX8mmD
[0010]摩擦磨損實(shí)驗(yàn)在M-2000摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行?；瑒?dòng)磨損時(shí)，上試樣固定，摩擦?xí)r速度可選高速400r/min或低速200r/min?？紤]到多元Al-Si合金硬度較低，高速時(shí)沖擊較大，且是干摩擦，本試驗(yàn)選擇了低速200r/min，這是符合實(shí)際情況的。實(shí)驗(yàn)載荷是擠壓彈簧通過杠桿傳遞給上軸并施加給裝在下軸上的摩擦對(duì)副,摩擦對(duì)副為45鋼，上軸的塊狀試樣固定不動(dòng)，下軸通過底層的電機(jī)帶動(dòng)摩擦對(duì)副旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行滑動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。磨損實(shí)驗(yàn)條件是在大氣環(huán)境下進(jìn)行的干滑動(dòng)摩擦磨損，實(shí)驗(yàn)溫度為室溫(20±10) V ;載荷為100N，滑動(dòng)速度為200 r/min，磨損時(shí)間取lOmin，20min，30min，40min。摩擦磨損性能見圖1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑，其特征為，Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、Na2-4 wt%、B0.8-1.5wt%，所述復(fù)合變質(zhì)劑為塊狀合金，熔點(diǎn)范圍500?600°C，復(fù)合變質(zhì)劑加入量范圍為0.5?1.0wt%o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑，多元鋁硅合金加入0.5?1.0wt%復(fù)合變質(zhì)劑處理后，耐磨性能提高100%。
【專利摘要】一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復(fù)合變質(zhì)劑，屬于鋁硅合金技術(shù)領(lǐng)域，其特征為，Sr9-11wt%、Ti4-6wt%、Na2-4wt%、B0.8-1.5wt%，余為鋁，所述復(fù)合變質(zhì)劑為塊狀合金，熔點(diǎn)范圍500～600℃，復(fù)合變質(zhì)劑加入量范圍為0.5～1.0wt%。
【IPC分類】C22C1-06, C22C21-00, C22C1-02
【公開號(hào)】CN104611583
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310540125
【發(fā)明人】李曉薇, 司松海, 劉光磊, 楊嵩, 白高鵬
【申請(qǐng)人】鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2013年11月5日