一種用于汽車發(fā)動機的鋁合金氣缸套及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及汽車工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種用于汽車發(fā)動機的侶合金氣缸套 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民生活水平的不斷提高，對汽車的需求量越來越大，對汽車性能的要求也 越來越高，導(dǎo)致國內(nèi)汽車工業(yè)迅速發(fā)展，汽車零配件國產(chǎn)化程度不斷提高。
[0003] 汽車發(fā)動機的汽缸包括缸體、氣缸套W及活塞。目前，氣缸套多為鑄鐵材質(zhì)，缸體 在發(fā)動機輕量化的技術(shù)發(fā)展趨勢下，已經(jīng)變成侶合金材質(zhì)。同樣的，在發(fā)動機輕量化的技術(shù) 發(fā)展趨勢下，也出現(xiàn)了侶合金材質(zhì)的氣缸套。雖然，工程技術(shù)人員對侶合金制氣缸套的組 分、含量W及生產(chǎn)工藝進行了優(yōu)化，但是鑒于侶合金與鑄鐵的本性差別，侶合金在強度、硬 度、高溫穩(wěn)定性W及耐磨性上仍遜于鑄鐵材料，使得侶合金制氣缸套的使用性能和使用壽 命較低，無法滿足現(xiàn)有發(fā)動機的要求。
[0004] 因此，如何提高侶合金氣缸套的強度、硬度、高溫穩(wěn)定性W及耐磨性，進而提高侶 合金氣缸套的使用性能和使用壽命，滿足現(xiàn)有發(fā)動機的使用要求是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟 需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種用于汽車發(fā)動機的侶合金氣缸套，該侶合金氣缸套具有 較高的的強度、硬度、高溫穩(wěn)定性W及耐磨性，在實際使用過程中，具有較高的使用性能和 使用壽命，能夠滿足現(xiàn)有發(fā)動機的使用要求。本發(fā)明另一目的是提供一種上述用于汽車發(fā) 動機的侶合金氣缸套的制備方法。
[0006] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0007] -種用于汽車發(fā)動機的侶合金氣缸套，所述侶合金氣缸套僅包括管狀侶合金基體 和設(shè)置于所述侶合金基體內(nèi)表面上的鍛銘層；
[000引所述侶合金基體由包括W下重量百分比的組分的侶合金制成：Si :13%~15%; Cu:l%~2%;Mg:0.2%~0.5%;Mn:0.1%~0.3%;Cr:0.1%~0.3%;C:0.1%~0.3%; 化:0 ~0.5%;1'1:0~0.15%;1?6:0.1%~0.3%;其余為八1。
[0009] 優(yōu)選的，所述Si的重量百分比為13.5%~14.5%。
[0010] 優(yōu)選的，所述化的重量百分比為1.2%~1.8%。
[0011] 優(yōu)選的，所述化的重量百分比為0.15 %~0.25 %。
[0012] 優(yōu)選的，所述C的重量百分比為0.15%~0.25%。
[0013] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0014] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了 Si元素，Si元素能夠提高侶合金的抗拉強度和硬 度，還能與Mg形成Mg-Si金屬化合物，改善侶合金的熱性能。
[0015] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了 Mg元素，Mg元素能夠使晶格產(chǎn)生崎變，引起固溶強 化，從而提高侶合金的強度和硬度，同時Mg元素還可W提高侶合金的耐腐蝕性和耐熱性能；
[0016] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了化元素，在合金中形成0-化Al7、ri-Cr2Al等巧中彌散 性高溫強化相，且能細化鑄造組織，從而提高侶合金的室溫強度和高溫強度;化還能提高侶 合金的耐磨性。
[0017] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了 C元素，C元素能夠提高侶合金的強度、硬度、伸長 率、斷裂初度和耐磨性能等綜合力學(xué)性能，減小合金的熱膨脹系數(shù)，增加合金的導(dǎo)熱性能， 顯著地提高侶合金的高溫強度和高溫硬度；
[0018] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了稀±元素36，稀±元素 RE為表面活性元素，可集中 分布在晶界面上，降低相與相之間的拉力，因而使形成臨界尺寸晶核的功減小，結(jié)晶核數(shù)量 增加，從而使晶粒細化，提高侶合金的強度和硬度，稀±元素 RE還能夠提高侶合金的伸長 率、斷裂初度和耐磨性能等其它力學(xué)性能，減小合金的熱膨脹系數(shù)，增加合金的導(dǎo)熱性能， 顯著地提高侶合金的高溫強度和高溫硬度。
[0019] Mn能提高耐熱性;Ti不僅能細化組織，又能提高其耐熱性和鍛壓時侶合金的流動 性，從而改善氣缸套表面質(zhì)量，提高材料高溫機械性能;C元素和稀±元素 RE在電磁攬拌作 用下，能在侶合金中形成一種介于金屬和非金屬之間的復(fù)合自潤滑物質(zhì)，由于自潤滑物質(zhì) 的存在，大大地降低了汽缸比壓，并使磨擦偶摩擦面之間得到充分潤滑，自潤滑物質(zhì)的組成 成份有利于避免粘著磨損的發(fā)生，從而保證空調(diào)壓縮機的氣密性，提高了壓縮機的使用性 能。
[0020] 綜上所述，本發(fā)明提供的侶合金氣缸套包括侶合金基體和鍛銘層，本發(fā)明通過對 侶合金基體中元素的種類及其含量進行選擇和控制，不僅提高了上述侶合金基體在室溫下 的強度W及硬度，還提高了侶合金基體的高溫穩(wěn)定性，使其在運轉(zhuǎn)過程中的高溫環(huán)境下同 樣具有較高的強度和硬度，使其可W作為侶合金氣缸套的骨架，提供充分的結(jié)構(gòu)支撐力;進 一步的，本發(fā)明在上述侶合金基體的內(nèi)表面上設(shè)置一層鍛銘層，使得氣缸套與活塞配合滑 動的工作面具有較高的耐磨性，重點部位重點加強，彌補侶合金基體在耐磨性方面的先天 性不足。本發(fā)明中侶合金基體和鍛銘層發(fā)揮各自的作用，使得二者結(jié)合形成的氣缸套具有 較高的強度、硬度、高溫穩(wěn)定性W及耐磨性，提高了侶合金氣缸套的使用性能和使用壽命， 滿足了現(xiàn)有發(fā)動機的要求。
[0021] 本發(fā)明還提供了上述任意一項所述用于汽車發(fā)動機的侶合金氣缸套的制備方法， 包括W下步驟：
[0022] 1)烙煉:將A1源、S i源、C源、Mg源、化源、化源、Mn源、RE源、Zn源、T i源烙煉成烙液；
[0023] 2)壓鑄:將步驟1)的得到的烙液進行壓鑄，得到侶合金氣缸套毛巧；
[0024] 3)機加工:將所述步驟2)得到的侶合金氣缸套毛巧依次進行粗車、粗僮、車工藝外 圓、精僮W及精車外圓，得到管狀的侶合金基體；
[0025] 4)電鍛銘:將所述步驟3)得到的侶合金基體的內(nèi)表面依次進行有機溶劑清洗、除 油、浸重金屬鹽、酸洗、一次浸鋒、退鋒、光亮處理、二次浸鋒、裝夾具、電鍛硬銘、補鍛銘、不 良銘處理W及熱處理，得到帶有鍛銘層的侶合金氣缸套半成品；
[0026] 5)巧磨：將所述步驟4)得到的侶合金氣缸套半成品依次進行粗巧磨、精巧磨W及 平臺巧磨，得到侶合金氣缸套成品。
[0027] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，烙液溫度為650°C~750°C，模具溫度為150°C~250°C，鑄 造壓力為l〇〇Mpa~l2〇Mpa。
[00%]優(yōu)選的，所述步驟4)中，浸重金屬鹽處理所用浸液包括20g/L~30g/L的=氯化鐵， 150mL/L~250mL/L的鹽酸，浸液溫度為70°C~100°C，處理時間為0.5min~l.Omin。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟4)中，電鍛硬銘處理所用鍛液包括：240g/L~260g/L的Cr化， 1.4g/L~1.6g/L 的出 S〇4,2g/L~5g/L 的化3+。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟4)中，熱處理的具體操作為：先進行固溶處理，固溶處理溫度為 500°C~550°C，固溶處理時間為化~化，水澤冷卻;然后進行時效處理，時效處理溫度為200 。(:~250°C，時效處理時間為化~化，空冷。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的制備方法采用上述優(yōu)選的侶合金材料作為生產(chǎn)侶 合金基體的原材料，采用上述優(yōu)選的含銘材料作為制備鍛銘層的原材料，在優(yōu)化原材料的 基礎(chǔ)上，通過采用烙煉、壓鑄、機加工、電鍛W及巧磨工藝，并優(yōu)化各項處理過程中的工藝參 數(shù)，從而進一步提高了氣缸套的強度、硬度、高溫穩(wěn)定性W及耐磨性，提高了侶合金氣缸套 的使用性能和使用壽命，滿足了現(xiàn)有發(fā)動機的要求。
【具體實施方式】
[0032] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，運些描述只是進一步說明本發(fā)明的特征及優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限 制。
[0033] 本發(fā)明提供了一種用于汽車發(fā)動機的侶合金氣缸套，所述侶合金氣缸套僅包括管 狀侶合金基體和設(shè)置于所述侶合金基體內(nèi)表面上的鍛銘層;所述侶合金基體由包括W下重 量百分比的組分的侶合金制成：Si:13%~15%;Cu:l%~2%;Mg:0.2%~0.5%;Mn:0.1% ~0.3%;Cr:0.1%~0.3%;C:0.1%~0.3%;Zn:0~0.5%;Ti:0~0.15%;RE:0.1%~ 0.3%;其余為Al。
[0034] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了 Si元素，Si元素能夠提高侶合金的抗拉強度和硬 度，還能與Mg形成Mg-Si金屬化合物，改善侶合金的熱性能。所述Si元素的重量百分比為 13%~15%，優(yōu)選為13.5%~14.5%，更優(yōu)選為13.7%~14.2%。
[0035] 本發(fā)明在侶合金基體中添加了 Cu元素，Cu元素與Al元素形成目相，而目相起固溶強 化和彌散強化作用，提高了侶合金的拉伸強度和屈服強度。Cu元素還可W提高侶合金基體 的導(dǎo)熱性，將活塞運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的熱量快速通過氣缸套傳遞到外界去，改善了氣缸套和 活塞的工作環(huán)境，提高了氣缸套和活塞的使用壽命。所述化的重量百分比為1%~2%，優(yōu)選 為1.2%~1.8%，更優(yōu)選為1.3%~1.7%。
[0036] 本發(fā)明