专利名称：发动机缸盖用铸造铝硅合金及热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造铝合金及热处理技术领域，尤其涉及一种发动机缸盖用铸造 铝硅合金及热处理工艺。
背景技术：
在铝合金中，铝硅合金因具有优良的铸造性能(如流动性小、气密性好、收缩小、 热裂倾向小)、良好的比强度、耐蚀性、可焊性和低的膨胀系数等优点而被广泛应用。尤其是 一些大型复杂铝铸件均采用铝硅合金制备，如发动机机体和缸盖、变速箱壳体等。发动机缸 盖是典型的复杂铝铸件，在其结构中集成了复杂的油、水、气结构单元。而且发动机缸盖与 活塞、气缸共同组成发动机的燃烧室，工作条件恶劣。近些年来，随着发动机功率的提高，发 动机缸盖机械负荷和热负荷进一步增加，现有铝硅合金材料已经不能满足发动机缸盖的使 用要求，尤其是强度和耐热性能，迫切需要一种强度高、韧性好和耐热强的铝合金材料来适 应发动机技术的进步。目前，国内外用于制备发动机机体和缸盖的典型铝硅合金如表1所示。从表中 可看出，这些铝硅合金含有Si、Cu、Mg、Mn、Ti、Fe、Ni、Zn等元素。为了保证合金具有较佳 的铸造性能，Si含量在5. 5%-10.0%之间。Cu、Mg为合金强化元素，单独加Mg或Cu就 能起到很好的强化作用，如ZL101A、ZL114A和319. 0。Mg的室温强化效果优于Cu，但高温 强化效果比Cu差。为了同时获得较佳室温和高温强化效果，Cu和Mg有时也同时加入，如 A356. 0和AC4B。添加少量的Mn是为了消除杂质元素!^e的不利影响，正如专利
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细化 晶粒的作用，一般加入0. 15% -0. 25%。Fe、&i是一种有害元素，在合金原料中的含量应尽 量少，并加以限制。少量Ni能提高合金耐热性能。这些铝硅合金在两个方面考虑较少。第 一，在添加Cu、Mg两种元素改善合金强韧性方面考虑较少；第二，在添加微量合金元素提高 耐热性能方面考虑较少。这些铝硅合金的力学性能如表2所示。因而当铝合金铸件的机械 负荷或热负荷增加时，这些铝硅合金无法满足使用要求。表1国内外用于制造发动机机体和缸盖的典型铝硅合金牌号
权利要求
1.一种发动机缸盖用铸造铝硅合金，其特征在于该合金各化学成分按重量百分比为 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.根据权利要求1所述的发动机缸盖用铸造铝硅合金，其特征在于所述稀土RE为混合 稀土，以Ce为主的Ce-La-Nd-Pr系合金，合金成分按重量百分比为Ce :53. 19 80. 40%, La 12. 10 25. 41%, Nd :5. 00 16. 00%, Pr :1. 30 5. 40%。
3.根据权利要求2所述的发动机缸盖用铸造铝硅合金，其特征在于所述混合稀土合金 成分按重量百分比为: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%。
4.一种根据权利要求1所述的发动机缸盖用铸造铝硅合金的热处理工艺，其特征在于 所述的热处理工艺即将铝硅合金铸件放入热处理炉内按固溶处理参数和时效处理参数进 行固溶和时效处理固溶处理参数一级固溶温度490 505°C、保温4 6小时；二级固溶温度510 525"C、保温6 10小时，60 80°C热水淬火；时效处理参数时效温度155 165°C、保温5 9小时，空冷。
全文摘要
发动机缸盖用铸造铝硅合金及热处理工艺，合金化学成分按重量百分比为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。热处理工艺包括一级固溶温度490-505℃、保温4～6h；二级固溶温度510～525℃、保温6～10h，60～80℃热水淬火；时效处理参数时效温度155～165℃、保温5～9h，空冷。本发明各合金元素匹配合理，具有较佳力学性能，常温抗拉强度达325～355MPa、伸长率2.5～5.5％；高温250℃抗拉强度达240～270MPa、伸长率3.0～5.5％，改善合金耐热性能，降低铸造缺陷。
文档编号C22C21/02GK102071341SQ20101058858
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者侯立群, 张华 , 彭银江, 朱秀荣, 汤进军, 王健, 费良军, 贾祥磊, 陈大辉 申请人:中国兵器工业第五二研究所