一種耐高溫鋁合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐高溫鋁合金及其制備方法，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、0.01-0.03％的鈣、0.1-0.3％的錳、0.01-0.02％的鈷、0.01-0.03％的錫、0.03-0.05％的硼、0.1-0.2％的釩、0.01-0.015％的鋯、0.03-0.05％的鈰及余量為鋁。通過本本技術(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(shí)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】一種耐高溫鋁合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金新材料領(lǐng)域，特別是指一種耐高溫鋁合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在發(fā)動(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的高功率、高轉(zhuǎn)速、低油耗的要求。
[0003]我國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201110164489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(huì)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(duì)活塞與缸套之間的氣密性來說有一定的影響并且會(huì)影響到缸套的使用壽命。
[0004]針對(duì)上述不足，發(fā)明人對(duì)發(fā)動(dòng)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新型鋁合金及制備方法，通過本技術(shù)方案，能夠克服在招合金組織內(nèi)娃"招棒狀或柱狀晶粒的過分生長(zhǎng)，提聞?wù)泻辖鸾M織的均勻，提聞?wù)泻辖鸨砻婀饣?，減小摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)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]一種耐高溫鋁合金，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、0.01-0.03% 的鈣、0.1-0.3% 的錳、0.01-0.02% 的鈷、0.01-0.03% 的錫、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2 % ^釩、0.01-0.015%的鋯、0.03-0.05%的鈰及余量為鋁。
[0008]所述制備方法為:
[0009]配料，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、0.01-0.03% 的鈣、0.1-0.3 % 的錳、0.01-0.02% 的鈷、0.01-0.03% 的錫、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的釩、0.01-0.015% 的鋯、0.03-0.05%的鈰及余量為鋁進(jìn)行備料，
[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(shí)；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5-10分鐘后以5-8°C /秒進(jìn)行快速降溫50-80°C，再升溫至850-870°C，保溫30-40分鐘，恒溫澆鑄；
[0011]降溫，澆鑄后分二個(gè)階段降溫，第一個(gè)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(shí)，進(jìn)行水液淬火，淬火速度不低于2°C /秒。
[0013]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0014]通過本本技術(shù)方案中通過在對(duì)澆鑄前鋁合金液進(jìn)行快速降溫50-80°C，能夠使鋁合金液的組織晶粒生成出現(xiàn)暫停，然后再恢復(fù)溫度，使某些晶粒不會(huì)出現(xiàn)過度生長(zhǎng)現(xiàn)象，在提高合金的耐高溫性能的同時(shí)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。

【具體實(shí)施方式】
[0015]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(duì)本發(fā)明的限制。
[0016]一種耐高溫招合金,其組成按重量百分比為，10.2-10.5 %的娃、2.3-2.4%的銅、0.8-1.0% 的鎂、3.1-3.3% 的鎳、0.12-0.15 % 的鈦、0.01-0.03% 的鈣、0.1-0.3% 的錳、0.01-0.02 % 的鈷、0.01-0.03 % 的錫、0.15-0.18 % 的鎢、0.03-0.05 % 的硼、0.1-0.2 % 的釩、0.01-0.015%的鋯、0.03-0.05%的鈰及余量為鋁。
[0017]所述鈦、鎢、釩、鋯、鈰分別以鈦鋁合金、鎢鋁合金、釩鋁合金、鋯鋁合金及鈰鋁合金的方式加入。
[0018]所述制備方法為:
[0019]配料，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、0.01-0.03% 的鈣、0.1-0.3 % 的錳、0.01-0.02% 的鈷、0.01-0.03% 的錫、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的釩、0.01-0.015% 的鋯、0.03-0.05%的鈰及余量為鋁進(jìn)行備料，其中，鈦、鎢、釩、鋯、鈰分別以鈦鋁合金、鎢鋁合金、釩鋁合金、鋯鋁合金及鈰鋁合金進(jìn)行備料；
[0020]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(shí)；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5-10分鐘后以5-8°C /秒進(jìn)行快速降溫50-80°C，再升溫至850-870°C，保溫30-40分鐘，恒溫澆鑄；在本處的精煉處理為現(xiàn)有技術(shù)方案，在此不再進(jìn)行詳細(xì)說明；
[0021]降溫，澆鑄后分二個(gè)階段降溫，第一個(gè)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；在本發(fā)明中進(jìn)行的恒溫澆鑄及第一個(gè)階段的勻速降溫均是為了保證組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部的均勻和晶粒的細(xì)化；
[0022]淬火處理，將活塞毛坯加熱到550_650°C后保溫1_2小時(shí)，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。
[0023]實(shí)施例1
[0024]所述制備方法為:
[0025]配料，按重量百分比為，10.2%的硅、2.3%的銅、0.8%的鎂、3.1%的鎳、0.12%的鈦、0.01 %的鈣、0.1 %的錳、0.01 %的鈷、0.01 %的錫、0.15 %的鎢、0.03 %的硼、0.1 %的鑰1、0.01%的錯(cuò)、0.03 %的鋪及余量為招進(jìn)彳丁備料，其中，欽、鶴、鑰；、錯(cuò)、鋪分別以欽招合金、鎢鋁合金、釩鋁合金、鋯鋁合金及鈰鋁合金進(jìn)行備料；
[0026]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(shí)；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5-10分鐘后以5-8°C /秒進(jìn)行快速降溫50-80°C，再升溫至850-870°C，保溫30-40分鐘，恒溫澆鑄
[0027]降溫，澆鑄后分二個(gè)階段降溫，第一個(gè)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；
[0028]淬火處理，將活塞毛坯加熱到550_650°C后保溫2小時(shí)，進(jìn)行水液淬火，淬火速度不低于2°C/秒。
[0029]在本申請(qǐng)的以下實(shí)施例中，僅是配料組成與實(shí)施例1不同，其余的步驟相同，因此，在以下的實(shí)施例中，僅列出各物料的組成范圍，省略了其余的步驟。
[0030]實(shí)施例2
[0031 ] 配料，按重量百分比為，10.5 %的硅、2.4 %的銅、1.0 %的鎂、3.3 %的鎳、0.15 %的鈦、0.03 %的鈣、0.3 %的錳、0.02 %的鈷、0.03 %的錫、0.18 %的鎢、0.05 %的硼、0.2 %的釩、0.015%的鋯、0.05%的鈰及余量為鋁進(jìn)行備料。
[0032]實(shí)施例3
[0033]配料，按重量百分比為，10.3 %的硅、2.35%的銅、0.92%的鎂、3.2%的鎳、0.145% 的鈦、0.02% 的鈣、0.15% 的錳、0.012% 的鈷、0.022% 的錫、0.16% 的鎢、0.035%的硼、0.15%的釩、0.015%的鋯、0.035%的鈰及余量為鋁進(jìn)行備料。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫鋁合金，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、.0.01-0.03% 的鈣、0.1-0.3% 的錳、0.01-0.02% 的鈷、0.01-0.03% 的錫、0.03-0.05 % 的硼、0.1-0.2%的釩、0.01-0.015%的鋯、0.03-0.05%的鈰及余量為鋁。
2.一種耐高溫鋁合金制備方法，其特征在于: 配料，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、0.01-0.03% 的鈣、0.1-0.3 % 的錳、0.01-0.02% 的鈷、.0.01-0.03% 的錫、0.15-0.18% 的鎢、0.03-0.05% 的硼、0.1-0.2% 的釩、0.01-0.015% 的鋯、0.03-0.05%的鈰及余量為鋁進(jìn)行備料； 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850-900°C并保溫1-2小時(shí)；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5-10分鐘后以5-8°C /秒進(jìn)行快速降溫50-80°C，再升溫至850-870°C，保溫30-40分鐘，恒溫澆鑄；降溫，澆鑄后分二個(gè)階段降溫，第一個(gè)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； 淬火處理，將活塞毛坯加熱到550-650°C后保溫1-2小時(shí)，進(jìn)行水液淬火，淬火速度不低于2°C /秒。
【文檔編號(hào)】C22F1/043GK104313407SQ201410544907
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】張超 申請(qǐng)人:張超