一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，特別是一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外大部分轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋已基本采用高強(qiáng)度鋁合金生產(chǎn)，全鋁合 金的材質(zhì)，減輕了車(chē)身重量同時(shí)，還增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，而 且壽命也更長(zhǎng)。從節(jié)油的角度看，鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)油方面的優(yōu)勢(shì)頗受人們關(guān)注。因?yàn)槠?chē) 的重量每降低，其耗油量能夠降低0. 6%-1 %。為了降低燃料消耗，同時(shí)也為了減少汽車(chē)尾 氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染，減輕汽車(chē)自重是一個(gè)重要的措施。因此，汽車(chē)鑄件不斷被輕質(zhì)鋁 鑄件取代已成為發(fā)展趨勢(shì)。被用作轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的材料主要有國(guó)內(nèi)的ZL101、ZL104、 ZL702A合金及美國(guó)的328.0,法國(guó)的A-S5U3,日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統(tǒng)牌號(hào)的鋁硅 合金在普通使用性能上已經(jīng)能滿足使用要求，但是當(dāng)零件處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，往往存 在許多不足之處，如力學(xué)性能不高，強(qiáng)度不足，或者耐熱性差等，因此對(duì)鑄造鋁合金的研宄 和開(kāi)發(fā)具有重要的應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料及其制 備方法。在鑄造鋁合金材料的配方中添加二硼化鈦，通過(guò)熔煉與熱處理，與其他合金成分產(chǎn) 生穩(wěn)定的強(qiáng)化相，細(xì)化了合金內(nèi)部晶粒，從而提高了鋁合金的強(qiáng)度。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施：
[0005] 一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組 成：硅 7. 2-7. 5、鋅 L 2-1. 5、鎂 0· 2-0. 24、鎘 0· 03-0. 05、錫 0· 04-0. 05、二硼化鈦 1-2、鈰 0. 1-0. 2、銀0. 01-0. 012、廢鋁中間合金粉45-50、余量為鋁；
[0006] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份的原料制成：廢鋁肩60-65、錳15-18、銅 1CK12、絡(luò)6_8、錯(cuò)7_9、石墨粉2_3、氯化鈉1. 5_2、冰晶石粉1-1. 5 ;制備方法為：（1)將廢 鋁肩先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網(wǎng)篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑 除去表面的油漬，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐 中，升溫至850°C直至全部熔化，然后降溫至760°C -770°C時(shí)用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分 鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至740°C _750°C，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當(dāng)爐溫達(dá) 到730°C時(shí)，將石墨粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻后靜置，保溫靜置40分 鐘；(4)扒去浮渣后將金屬液澆入氣體霧化制粉設(shè)備中，制備成粒徑在100μπι以下的粉末 即得。
[0007] 本發(fā)明所述一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料，由以下具體步驟制 備而成：
[0008] (1)將除廢鋁中間合金粉、二硼化鈦之外的所有成分各自制成細(xì)粉備用，將所有工 具和模具在250°C條件下進(jìn)行與熱處理，備用；
[0009] (2)將鋁粉加入坩堝電阻爐中，升溫至鋁粉完全熔化后迅速升溫至820°C，然后 將硅粉與二硼化鈦混合，用鐘罩將的分兩次壓入鋁液并且輕輕攪拌，直至全部熔化后迅 速降低爐溫，在760°C _780°C時(shí)壓入廢鋁中間合金粉，保溫40-60分鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至 730°C -740°C，壓入其余剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；
[0010] (3)將占金屬液質(zhì)量2-3%的精煉劑用鐘罩壓入金屬液中間高度處，緩慢作圓周 并成傾斜運(yùn)動(dòng)，使金屬液均勻翻滾，作用時(shí)間約7-9分鐘，靜止5分鐘后，再通過(guò)氬氣進(jìn)行精 煉6-8分鐘，靜置20分鐘，再進(jìn)行扒渣，扒渣后取樣分析；
[0011] ⑷將成分合格的合金液靜置10-20分鐘后，將合金液澆入已預(yù)熱的模具中，冷卻 后取出，采用T6熱處理工藝（工藝條件為：固溶處理為500°C，5. 5小時(shí)，時(shí)效處理為180°C， 5小時(shí)）進(jìn)行熱處理，最后得到本發(fā)明產(chǎn)品。
[0012] 本發(fā)明所述的一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料的制備方法，其特 征在于，所述精煉劑由下列重量份的原料制成：氟化鈉13-16、硝酸鈉18-22、碳粉9-11、三 氧化二硼9-10、氟鈦酸鉀15-18、碳酸氫鈉10-13、六氟鋁酸鈉2-4、氯化鈉8-10、輕質(zhì)耐火 磚6-8 ;制備方法為：（1)將氟化鈉、硝酸鈉、氯化鈉、氟鈦酸鉀混合均勻后放入高溫電爐中 熔化，然后冷卻凝固，再破碎成200目混合粉末A ; (2)將輕質(zhì)耐火磚破碎后與除碳酸氫鈉之 外的其余剩余成分共同放入粉碎機(jī)中粉碎成200目混合粉末B待用；（3)將混合粉末A與混 合粉末B混合，加入碳酸氫鈉后放入擠出造粒機(jī)中造粒；(4)將顆粒在烘箱中干燥120-150 分鐘，溫度控制在230-240°C，冷卻后取出即得。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用廢鋁肩與錳、銅、鉻等元素熔煉制成廢鋁中間 合金粉，替代部分新鋁作為主要元素，可以提高合金的強(qiáng)度以及耐磨性，而且使用廢鋁肩成 分，降低生產(chǎn)成本；在熔煉工藝后處理階段，添加特殊工藝制成的精煉劑，多孔材質(zhì)，利于形 成負(fù)壓，能夠充分的與金屬液中氣體進(jìn)行反應(yīng)，從而達(dá)到脫氣的效果；同時(shí)可以分離金屬渣 中材質(zhì)，并分解渣中雜質(zhì)，使金屬渣干性且松散，易扒除渣。
[0014] 本發(fā)明通過(guò)研宄，優(yōu)化合金成分，不僅添加廢鋁中間合金粉，還添加鈰、銀等成分 外，還添加了二硼化鈦，采用科學(xué)合理的處理工藝后，能夠提高強(qiáng)化相的穩(wěn)定性，阻止強(qiáng)化 相的析出和長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒，從而強(qiáng)化了鋁合金的性能，制成的鋁合金材料高強(qiáng)、高熱、熱穩(wěn) 定性好，可用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] -種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強(qiáng)化鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組 成：硅 7. 2-7. 5、鋅 L 2-1. 5、鎂 0· 2-0. 24、鎘 0· 03-0. 05、錫 0· 04-0. 05、二硼化鈦 1-2、鈰 0. 1-0. 2、銀0. 01-0. 012、廢鋁中間合金粉45-50、余量為鋁；
[0017] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：廢鋁肩60、錳15、銅10、 鉻6、鋯7、石墨粉2、氯化鈉1. 5、冰晶石粉1 ;制備方法為：（1)將廢鋁肩先用永久磁鐵吸 出其中的鐵制品，然后用鐵網(wǎng)篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑除去表面的油漬，最后 放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐中，升溫至850°C直至 全部熔化，然后降溫至760°C -770°C時(shí)用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分鐘，繼續(xù)調(diào)節(jié)爐溫至 740°C -750°C，壓入鉻、錯(cuò)，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當(dāng)爐溫達(dá)到730°C時(shí)，將石墨 粉、氯化鈉、冰晶石粉加