專利名稱：發動機缸蓋用鑄造鋁硅合金及熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造鋁合金及熱處理技術領域，尤其涉及一種發動機缸蓋用鑄造 鋁硅合金及熱處理工藝。
背景技術：
在鋁合金中，鋁硅合金因具有優良的鑄造性能(如流動性小、氣密性好、收縮小、 熱裂傾向小)、良好的比強度、耐蝕性、可焊性和低的膨脹系數等優點而被廣泛應用。尤其是 一些大型復雜鋁鑄件均采用鋁硅合金制備，如發動機機體和缸蓋、變速箱殼體等。發動機缸 蓋是典型的復雜鋁鑄件，在其結構中集成了復雜的油、水、氣結構單元。而且發動機缸蓋與 活塞、氣缸共同組成發動機的燃燒室，工作條件惡劣。近些年來，隨著發動機功率的提高，發 動機缸蓋機械負荷和熱負荷進一步增加，現有鋁硅合金材料已經不能滿足發動機缸蓋的使 用要求，尤其是強度和耐熱性能，迫切需要一種強度高、韌性好和耐熱強的鋁合金材料來適 應發動機技術的進步。目前，國內外用于制備發動機機體和缸蓋的典型鋁硅合金如表1所示。從表中 可看出，這些鋁硅合金含有Si、Cu、Mg、Mn、Ti、Fe、Ni、Zn等元素。為了保證合金具有較佳 的鑄造性能，Si含量在5. 5%-10.0%之間。Cu、Mg為合金強化元素，單獨加Mg或Cu就 能起到很好的強化作用，如ZL101A、ZL114A和319. 0。Mg的室溫強化效果優于Cu，但高溫 強化效果比Cu差。為了同時獲得較佳室溫和高溫強化效果，Cu和Mg有時也同時加入，如 A356. 0和AC4B。添加少量的Mn是為了消除雜質元素!^e的不利影響，正如專利
Method ofreducing the formation of primary platelet-shaped beta-phase in iron containingAlSi-alloys, in particular in Al-Si-Mn-Fe alloys 所述。Ti 能起至Ij細化 晶粒的作用，一般加入0. 15% -0. 25%。Fe、&i是一種有害元素，在合金原料中的含量應盡 量少，并加以限制。少量Ni能提高合金耐熱性能。這些鋁硅合金在兩個方面考慮較少。第 一，在添加Cu、Mg兩種元素改善合金強韌性方面考慮較少；第二，在添加微量合金元素提高 耐熱性能方面考慮較少。這些鋁硅合金的力學性能如表2所示。因而當鋁合金鑄件的機械 負荷或熱負荷增加時，這些鋁硅合金無法滿足使用要求。表1國內外用于制造發動機機體和缸蓋的典型鋁硅合金牌號
權利要求
1.一種發動機缸蓋用鑄造鋁硅合金，其特征在于該合金各化學成分按重量百分比為 Si:5.0 7.0%;Cu:3.0 4.0%; Mg:0.2 0.4%; Μη:0·1 0.3%; Zr :0. 10 0. 20% ； Ti :0. 15 0. 25% ； B :0. 01 0. 05% ； Sr :0. 02 0. 09% ；RE :0. 1 0.3%;Fe <0.3%;Al 余量。
2.根據權利要求1所述的發動機缸蓋用鑄造鋁硅合金，其特征在于所述稀土RE為混合 稀土，以Ce為主的Ce-La-Nd-Pr系合金，合金成分按重量百分比為Ce :53. 19 80. 40%, La 12. 10 25. 41%, Nd :5. 00 16. 00%, Pr :1. 30 5. 40%。
3.根據權利要求2所述的發動機缸蓋用鑄造鋁硅合金，其特征在于所述混合稀土合金 成分按重量百分比為:Ce :53. 19%, La :25. 41%, Nd :16. 00%, Pr :5. 40%或 Ce :75. 30%, La 15. 50%,Nd :5. 00%,Pr :4. 20%或 Ce :80. 40%,La :12. 10%,Nd :6. 20%,Pr :1. 30%或 Ce 69. 30%, La :20. 40%, Nd 7. 20%, Pr 3. 10%。
4.一種根據權利要求1所述的發動機缸蓋用鑄造鋁硅合金的熱處理工藝，其特征在于 所述的熱處理工藝即將鋁硅合金鑄件放入熱處理爐內按固溶處理參數和時效處理參數進 行固溶和時效處理固溶處理參數一級固溶溫度490 505°C、保溫4 6小時；二級固溶溫度510 525"C、保溫6 10小時，60 80°C熱水淬火；時效處理參數時效溫度155 165°C、保溫5 9小時，空冷。
全文摘要
發動機缸蓋用鑄造鋁硅合金及熱處理工藝，合金化學成分按重量百分比為Si5.0～7.0％；Cu3.0～4.0％；Mg0.2～0.4％；Mn0.1～0.3％；Zr0.10～0.20％；Ti0.15～0.25％；B0.01～0.05％；Sr0.02～0.09％；RE0.1～0.3％；Fe＜0.3％；Al余量。稀土RE采用混合稀土。熱處理工藝包括一級固溶溫度490-505℃、保溫4～6h；二級固溶溫度510～525℃、保溫6～10h，60～80℃熱水淬火；時效處理參數時效溫度155～165℃、保溫5～9h，空冷。本發明各合金元素匹配合理，具有較佳力學性能，常溫抗拉強度達325～355MPa、伸長率2.5～5.5％；高溫250℃抗拉強度達240～270MPa、伸長率3.0～5.5％，改善合金耐熱性能，降低鑄造缺陷。
文檔編號C22C21/02GK102071341SQ20101058858
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者侯立群, 張華 , 彭銀江, 朱秀榮, 湯進軍, 王健, 費良軍, 賈祥磊, 陳大輝 申請人:中國兵器工業第五二研究所