一種高溫情況下耐磨的鋁合金及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高溫情況下耐磨的鋁合金及制備方法，其配料組成按重量百分比為，10.2-10.5％的硅、2.3-2.4％的銅、0.8-1.0％的鎂、3.1-3.3％的鎳、0.12-0.15％的鈦、0.15-0.18％的鎢、0.3-0.5％的鋅，0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的釩、0.01-0.03％的碲，0.03-0.05％的鍶，0.01-0.05％的鉍，0.03-0.05％的錫，0.01-0.015％的鋯，余量為鋁。通過本技術(shù)方案中加入鎢和鋯元素，在提高合金的耐高溫性能的同時能夠細(xì)化組織內(nèi)部的晶粒，提高表面光滑度，并且通過加入硼元素同鋯元素共同提高在高溫情況下的耐磨能力。
【專利說明】一種高溫情況下耐磨的鋁合金及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金新材料領(lǐng)域，特別是指一種高溫情況下耐磨的鋁合金及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在發(fā)動機(jī)活塞所使用的材料為鑄造鋁合金，這類鑄造鋁合金具有耐高溫、高壓、高摩擦環(huán)境中。而現(xiàn)使用的鋁合金材料的高溫抗拉強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)率、硬度等綜合性能存有一定的缺陷，不能適應(yīng)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的高功率、高轉(zhuǎn)速、低油耗的要求。
[0003]現(xiàn)技術(shù)公開了一種鑄造鋁合金及其制備方法的技術(shù)方案，在該技術(shù)方案中，使用按重量百分比包括，11-13%的硅、2-4%的銅、0.5-1.2%的鎂、2-3.5%的鎳、0.08-0.18%的鈦和0.1-0.2%的釩，其余為鋁的材料組成。該技術(shù)方案是通過高溫鑄造技術(shù)來提高鋁合金的強(qiáng)度，但是在該技術(shù)方案中，鋁合金在高溫熔煉過程中組織內(nèi)部會產(chǎn)生硅-鋁的棒狀或柱狀晶粒，并且晶粒粒徑較大，由此導(dǎo)致鋁合金表面的摩擦系數(shù)加大，對活塞與缸套之間的氣密性來說有一定的影響并且會影響到缸套的使用壽命。
[0004]針對上述不足，發(fā)明人對發(fā)動機(jī)活塞的材料進(jìn)行改進(jìn)，以克服上述技術(shù)的不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高溫情況下耐磨的鋁合金及制備方法，通過本技術(shù)方案，能夠克服在鋁合金組織內(nèi)硅-鋁棒狀或柱狀晶粒的過分生長，提高鋁合金組織的均勻，提高鋁合金表面光滑度，減小摩擦系數(shù)，延長活塞及缸套的使用壽命。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種高溫情況下耐磨的鋁合金，其組成按重量百分比為，10.2-10.5%的硅、2.3-2.4% 的銅、0.8-1.0% 的鎂、3.1-3.3% 的鎳、0.12-0.15% 的鈦、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.3-0.5% 的鋅，0.1-0.2% 的釩、0.01-0.03% 的碲，0.03-0.05% 的鍶，0.01-0.05%的鉍，0.03-0.05%的錫，0.01-0.015%的鋯，余量為鋁。
[0008]一種高溫情況下耐磨的鋁合金制備方法為，
[0009]配料；
[0010]熔煉，首先將經(jīng)過計(jì)算的銅、鎳和鎢鋁合金投入到熔煉爐中加熱熔化；加入鋁錠，待鋁錠全部熔化后加入經(jīng)過計(jì)算的硅粒，加熱升溫到850-900°C并保溫1-2小時；加入其余材料，確認(rèn)已經(jīng)全部熔化后進(jìn)行精煉處理；得到的鋁合金液在850-870°C下保溫20-30分鐘后，以至少30°C /分鐘勻速降溫150-200°C，再升溫至850-870°C，孕育30-60分鐘后進(jìn)行恒溫?zé)T；
[0011]降溫，澆鑄后分二個階段降溫，第一個階段以25-30°C /分鐘降溫至400-450°C后進(jìn)行快速降溫至110-130°C，形成活塞毛坯；
[0012]淬火處理，將活塞毛坯加熱到550_650°C后保溫1_2小時，進(jìn)行水液淬火，淬火速度不低于2V /秒，有利于穩(wěn)定組織內(nèi)部的晶粒分布。
[0013]所述配料為，按重量百分比為，10.2-10.5 %的硅、2.3-2.4%的銅、0.8-1.0 %的鎂、3.1-3.3% 的鎳、0.3-0.5^^^,0.12-0.15% 的鈦、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的釩、0.01-0.03% 的碲，0.03-0.05% 的鍶，0.01-0.05% 的鉍，0.03-0.05%的錫，0.01-0.015%的鋯，余量為鋁。
[0014]所述鈦、鎢、釩、鋯分別以鈦鋁合金、鎢鋁合金、釩鋁合金及鋯鋁合金的方式加入。
[0015]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0016]通過本技術(shù)方案中加入鎢和鋯元素，在提高合金的耐高溫性能的同時能夠細(xì)化組織內(nèi)部的晶粒，提高表面光滑度，并且通過加入硼元素同鋯元素共同提高在高溫情況下的耐磨能力。
[0017]通過在澆鑄前的溫度設(shè)計(jì)，使得正在生長的晶粒，因?yàn)闇囟鹊慕档投种?，這樣，就使得一部分的晶粒不會生長的過快，而導(dǎo)致晶粒過度生長的現(xiàn)象，使得鋁合金的性能有顯著的提高。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下通過實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的具體技術(shù)方案，應(yīng)當(dāng)理解的是，以下的實(shí)施例僅能用來解釋本發(fā)明而不能解釋為是對本發(fā)明的限制。
[0019]一種高溫情況下耐磨的鋁合金，其組成按重量百分比為，10.2-10.5%的硅、
2.3-2.4 % 的銅、0.8-1.0 % 的鎂、3.1-3.3 % 的鎳、0.3-0.5 % 的鋅，0.12-0.15 % 的鈦、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的釩、0.01-0.03% 的碲，0.03-0.05 % 的鍶，0.01-0.05%的鉍，0.03-0.05%的錫，0.01-0.015%的鋯，余量為鋁。
[0020]高溫情況下耐磨的鋁合金制備方法為，
[0021]配料；
[0022]熔煉，首先將經(jīng)過計(jì)算的銅、鎳和鎢鋁合金投入到熔煉爐中加熱熔化；加入鋁錠，待鋁錠全部熔化后加入經(jīng)過計(jì)算的硅粒，加熱升溫到850-9001并保溫1-2小時；加入其余材料，確認(rèn)已經(jīng)全部熔化后進(jìn)行精煉處理；得到的鋁合金液在850-8701下保溫20-30分鐘后，以至少301 /分鐘勻速降溫150-2001，再升溫至850-8701，孕育30-60分鐘后進(jìn)行恒溫?zé)T；
[0023]降溫，澆鑄后分二個階段降溫，第一個階段以25-301 /分鐘降溫至400-4501后進(jìn)行快速降溫至110-1301，形成活塞毛坯；
[0024]淬火處理，將活塞毛坯加熱到550-6501后保溫1-2小時，進(jìn)行水液淬火，淬火速度不低于2。。/秒，有利于穩(wěn)定組織內(nèi)部的晶粒分布。
[0025]所述配料為，按重量百分比為，10.2-10.5 %的硅、2.3-2.4 %的銅、0.8-1.0 %的鎂、3.1-3.3% 的鎳、0.3-0.5^^^,0.12-0.15% 的鈦、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05 % 的硼、0.1-0.2% 的釩、0.01-0.03% 的碲，0.03-0.05% 的鍶，0.01-0.05% 的鉍，0.03-0.05%的錫，0.01-0.015%的鋯，余量為鋁。
[0026]所述鈦、鎢、釩、鋯分別以鈦鋁合金、鎢鋁合金、釩鋁合金及鋯鋁合金的方式加入。
[0027]在本申請的以下的實(shí)施例中，僅是配料有所區(qū)別，而其它方面均相同，因此，不再進(jìn)行重復(fù)說明。
[0028]實(shí)施例1
[0029]一種高溫情況下耐磨的鋁合金，按重量百分比為，10.2%的硅、2.3%的銅、0.8%的鎂、3.1 %的鎳、0.3%的鋅，0.12%的鈦、0.15%的鎢、0.03%的硼、0.1 %的釩、0.01%的碲，0.03%的鍶，0.01%的鉍，0.03%的錫，0.01%的鋯，余量為鋁。
[0030]實(shí)施例2
[0031]一種高溫情況下耐磨的鋁合金，按重量百分比為，10.5%的硅、2.4%的銅、1.0%的鎂、3.3%的鎳、0.5%的鋅，0.15%的鈦、0.18%的鎢、0.05%的硼、0.2%的釩、0.03%的碲，0.05%的鍶，0.05%的鉍，0.05%的錫，0.015%的鋯，余量為鋁。
[0032]實(shí)施例3
[0033]一種高溫情況下耐磨的鋁合金，按重量百分比為，10.3 %的硅、2.35 %的銅、0.88%的鎂、3.2%的鎳、0.35%的鋅，0.13%的鈦、0.17%的鎢、0.035%的硼、0.15%的釩、0.02%的碲，0.04%的鍶，0.03%的鉍，0.035%的錫，0.013%的鋯，余量為鋁。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫情況下耐磨的鋁合金，其特征在于:其組成按重量百分比為，10.2-10.5%的硅、2.3-2.4% 的銅、0.8-1.0% 的鎂、3.1-3.3% 的鎳、0.12-0.15% 的鈦、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05 % 的硼、0.3-0.5 % 的鋅，0.1-0.2 % 的釩、0.01-0.03 % 的碲，0.03-0.05 % 的鍶，0.01-0.05%的鉍，0.03-0.05%的錫，0.01-0.015%的鋯，余量為鋁。
2.一種高溫情況下耐磨的鋁合金制備方法為，其特征在于:包括以下步驟， 配料； 熔煉，首先將經(jīng)過計(jì)算的銅、鎳和鎢鋁合金投入到熔煉爐中加熱熔化；加入鋁錠，待鋁錠全部熔化后加入經(jīng)過計(jì)算的硅粒，加熱升溫到850-9001并保溫1-2小時；加入其余材料，確認(rèn)已經(jīng)全部熔化后進(jìn)行精煉處理；得到的鋁合金液在850-8701下保溫20-30分鐘后，以至少301 /分鐘勻速降溫150-2001，再升溫至850-8701，孕育30-60分鐘后進(jìn)行恒溫?zé)T； 降溫，澆鑄后分二個階段降溫，第一個階段以25-301 /分鐘降溫至400-4501后進(jìn)行快速降溫至110-1301，形成活塞毛坯； 淬火處理，將活塞毛坯加熱到550-6501后保溫1-2小時，進(jìn)行水液淬火，淬火速度不低于2。。/秒，有利于穩(wěn)定組織內(nèi)部的晶粒分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫情況下耐磨的鋁合金制備方法為，其特征在于:所述配料為，按重量百分比為，10.2-10.5 %的硅、2.3-2.4%的銅、0.8-1.0 %的鎂、3.1-3.3 %的鎳、0.3-0.5% 的鋅，0.12-0.15% 的鈦、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2%的釩、0.01-0.03 % 的碲，0.03-0.05 % 的鍶，0.01-0.05 % 的鉍，0.03-0.05 % 的錫，0.01-0.015%的鋯，余量為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫情況下耐磨的鋁合金制備方法，其特征在于:所述鈦、鶴、鑰;、錯分別以欽招合金、鶴招合金、鑰;招合金及錯招合金的方式加入。
【文檔編號】C22C21/02GK104388768SQ201410591330
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】張超 申請人:張超