專利名稱：一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁硅合金技術領域，特指一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑。
背景技術：
鑄造鋁合金由于其密度小、比強度高等特點，廣泛應用于航空、航天、汽車、機械等行業(yè)。鋁硅合金是制造發(fā)動機缸體、活塞等的主要材料。發(fā)動機在起動和停機時，伴有劇烈變化的非穩(wěn)定溫度場，此時將產(chǎn)生較大的熱應力，使零件局部進入塑性區(qū)，并伴隨短期蠕變。隨著發(fā)動機功率系數(shù)的增大及大型化，對熱應力及其伴生的損壞采取措施，作為設計上的要點比以往任何時候都重要。在發(fā)動機零件中，熱應力最嚴重的是構成燃燒室的活塞、汽缸蓋、缸套、排氣閥等。對于發(fā)動機，由熱應力引起的直接破壞也是高溫低循環(huán)疲勞。在機械的汽缸、活塞與閥門等的設計中，必須考慮這樣的溫度場所引起的熱應力。由于外界溫度漲落在材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱應力會造成裂紋萌生及其擴展，冷熱循環(huán)過程中材料硬度會發(fā)生變化，氧化腐蝕對熱疲勞性能有影響。然而直到現(xiàn)在，人們對熱疲勞的認識仍不是很全面， 國內(nèi)熱疲勞的定量研究還比較落后，生產(chǎn)實踐中的熱疲勞問題也沒有得到徹底解決。本發(fā)明開發(fā)出一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑。

發(fā)明內(nèi)容
一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑，其特征為，組分按重量百分比計算， Ti 為 10 30%，Sr 為 10 30%，Cr 為 5 16%，Ni 為 5 16%%，Zr 為 4 12%，B 為 4 12%，Ce為3 10%，La為3 10%，Y為3 10%，Nb為2 8%，V為2 8%，余為鋁。所述復合變質(zhì)劑為塊狀灰白色合金，熔點范圍700-1200°C，復合變質(zhì)劑加入量范圍為 0. 2-1. 0%。上述用于鋁硅合金的復合變質(zhì)劑，成分可優(yōu)選為Ti為14 20%，Sr為14 20%，Cr 為 7 10%，Ni 為 7 10%%，Zr 為 6 9%，B 為 6 9%，Ce 為 5 7%，La 為5 7%，Y為5 7%，Nb為4 6%，V為4 6%，余為鋁。復合稀土變質(zhì)劑加入量優(yōu)選范圍為0. 4-0.6%。
具體實施例方式采用電阻爐加熱自約束熱疲勞試驗機進行熱疲勞試驗。板狀試樣裝卡在立方卡具的四個側(cè)面，保證每塊試樣的加熱與冷卻位置一致。通過傳動裝置上下垂直運動，從而達到試樣加熱以及冷卻的自動化完成。采用設時自控，熱電偶測量并控制溫度。試樣在室溫 20°C至350°C之間進行加熱與冷卻的熱循環(huán)。采用計數(shù)器進行自動計數(shù)。試驗步驟(1)調(diào)整并保持爐溫350°C，水溫快速加熱試樣；C3)加熱、冷卻一次作為一個循環(huán)，每次循環(huán)加熱時間為2min，入水冷卻時間為10s，直至預定循環(huán)次數(shù)；(4)每循環(huán)400次，取下試樣，拋光去除表面氧化膜，測量表面產(chǎn)生的裂紋長度。
實施例1材料為鋁硅合金，化學成分為重量百分比，Si為6. 5 7. 5%，Cu為3. 5 4. 5%， Mn 為 0. 30 0. 45 %，Mg 為 0. ；35 0. 45 %，Zn 為 0. 4 0. 6 %，F(xiàn)e 彡 0. ；35 %，加入復合變質(zhì)劑為0. 5%，余為Al%。復合變質(zhì)劑成分為重量百分比，Ti為12%，Sr為23%，Cr為
余為鋁。采用中頻感應熔化爐石墨坩堝進行熔化，除Mg、Zn、復合變質(zhì)劑外，其它材料加入石墨坩堝內(nèi)，熔化成合金液后升溫至750°C左右，加入Mg和Zn，然后加入市售的除氣劑進行除氣，加入量為合金液的0. 5%，除氣結(jié)束后加入復合變質(zhì)劑，復合變質(zhì)劑加入量為合金液的0. 3%，凈置5min后出爐澆注，澆注溫度為730 750°C。對澆注冷卻后的鋁硅合金材料采用線切割方法取樣，熱疲勞試樣如

圖1所示。冷熱循環(huán)11600次時，試樣的的裂紋長度約為1. 31mm,見表1。實施例2材料為鋁硅合金，化學成分為重量百分比，Si為6. 5 7. 5%，Cu為3. 5 4. 5%， Mn 為 0. 30 0. 45 %，Mg 為 0. ；35 0. 45 %，Zn 為 0. 4 0. 6 %，F(xiàn)e 彡 0. ；35 %，加入復合變質(zhì)劑為0. 5%，余為Al%。復合變質(zhì)劑成分為重量百分比，Ti為16%，Sr為16%，Cr為 8. 5%，Ni 為 8. 5%%，Zr 為 7%，B 為 7%，Ce 為 6%，La 為 6%，Y 為 6%，Nb 為 5%，V 為 5%，余為鋁。采用中頻感應熔化爐石墨坩堝進行熔化，除Mg、Zn、復合變質(zhì)劑外，其它材料加入石墨坩堝內(nèi)，熔化成合金液后升溫至750°C左右，加入Mg和Zn，然后加入市售的除氣劑進行除氣，加入量為合金液的0. 5 %，除氣結(jié)束后加入復合變質(zhì)劑，復合變質(zhì)劑加入量為合金液的0. 5%，凈置5min后出爐澆注，澆注溫度為730 750°C。對澆注冷卻后的鋁硅合金材料采用線切割方法取樣，熱疲勞試樣如圖1所示。冷熱循環(huán)11600次時，試樣的的裂紋長度約為1.0mm，見表1。對比例材料為鋁硅合金，化學成分為(重量百分比)，Si為6. 5 7.5%，Cu為3. 5 4. 5%，Mn 為 0. 30 0. 45%, Mg 為 0. 35 0. 45%, Zn 為 0. 4 0. 6%，F(xiàn)e 彡 0. 35%，余為 Al%。采用中頻感應熔化爐石墨坩堝進行熔化，除Mg、Zn、其它材料加入石墨坩堝內(nèi)，熔化成合金液后升溫至750°C左右，加入Mg和Si，然后加入市售的除氣劑進行除氣，加入量為合金液的0. 5%，除氣結(jié)束后出爐澆注，澆注溫度為730 750°C。對澆注冷卻后的鋁硅合金材料采用線切割方法取樣，熱疲勞試樣如圖1所示。冷熱循環(huán)11600次時，試樣的的裂紋長度約為2. 26讓，見表1。通過表1可以看出，與常規(guī)處理工藝得到的對比例相比，經(jīng)過本發(fā)明復合變質(zhì)劑處理的鋁硅合金實施例1的熱疲勞性能大幅度提高，并且用優(yōu)選成分復合變質(zhì)劑處理的實施例2的熱疲勞性能比實施例1有明顯提高。表1熱疲勞裂紋擴展數(shù)據(jù)
權利要求
1.一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑，其特征為，組分按重量百分比計算，Ti 為 10 30%，Sr 為 10 30%，Cr 為 5 16%，Ni 為 5 16%%，Zr 為 4 12%，B 為 4 12%，Ce為3 10%，La為3 10%，Y為3 10%，Nb為2 8%，V為2 8%，余為鋁。所述復合變質(zhì)劑為塊狀灰白色合金，熔點范圍700-1200°C，復合變質(zhì)劑加入量范圍為 0. 2-1. 0%。
2.根據(jù)權利要求1所述一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑，成分可優(yōu)選為 Ti 為 14 20%，Sr 為 14 20%，Cr 為 7 10%，Ni 為 7 10%%，Zr 為 6 9%，B 為 6 9%，Ce為5 7%，La為5 7%，Y為5 7%，Nb為4 6%，V為4 6%，余為鋁。復合稀土變質(zhì)劑加入量優(yōu)選范圍為0.4-0.6%。
全文摘要
一種提高鋁硅合金熱疲勞性能的復合變質(zhì)劑，屬于鋁硅合金技術領域，其特征為組分按重量百分比計算，Ti為10～30％，Sr為10～30％，Cr為5～16％，Ni為5～16％，Zr為4～12％，B為4～12％，Ce為3～10％，La為3～10％，Y為3～10％，Nb為2～8％，V為2～8％，余為鋁。所述復合變質(zhì)劑為塊狀灰白色合金，熔點范圍700-1200℃，復合變質(zhì)劑加入量范圍為0.2-1.0％。
文檔編號C22C21/04GK102312112SQ201110280589
公開日2012年1月11日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)明者劉光磊, 司乃潮, 司松海, 張志堅, 楊道清, 陸松華 申請人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司