专利名称:共晶硅铜镁镍碲系活塞铝合金的制作方法
本发明属于铸造铝合金材料。
目前，汽车用活塞广泛采用含Cu、Mg、Ni的共晶铝硅系合金。Si量为8%～13%，这是低膨胀系数铝合金。因为含有Ni所以合金的耐热性较好，尤其在200℃以上，含Ni的合金性能比不含Ni的合金优越。所以，在大马力柴油与汽油车上基本上采用此类合金。对活塞而言，长期处于300℃～350℃的温度下工作，因此尽量降低活塞的线膨胀系数，提高其高温机械性能与耐磨性是工程技术人员的三大课题。目前降低活塞线膨胀系数的方法有二采用过共晶Al-Si系活塞合金或采用铸铁活塞。但是这二种方法使活塞机加工或铸造工艺变得很困难。对铸铁活塞而言，为了减轻重量必须尽量减少壁厚，这对小型汽车活塞是十分困难的事。为了提高活塞合金的高温机械性能，本发明采用了加碲或加碲和锑微合金化或复合微合金化的方法，从而达到了提高室温和高温机械性能、降低膨胀系数和提高耐磨性的三重效果。此法简便易行，效果好。
目前使用的Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金，我国有ZL109(Si11%～13%，Cu0.5%～1.5%，Mg0.7%～1.3%，Ni0.5%～1.5%，Mn0.2%～0.7%，其余为Al。)，日本有AC8A(Si11%～13%，Cu0.8%～1.3%，Mg0.7%～1.3%，Ni1.0%～2.5%，Ti在0.2%以下，其余为Al。)美国有SAE321，西德有Nural3210，法国有A-912UN，其Si-Cu-Mg-Ni的含量基本上是一样的。
本发明的要点是在ZL109的基础上，添加0.001%～0.200%的碲或0.001%～0.200%的碲和0.1%～0.2%的锑，可使用与ZL109相同的原材料和熔炼设备配制而成。其化学成分的范围可控制在ZLAlSi12CuMgNi2TeSi11%～13%，Cu0.5%～1.5%，Mg0.8%～1.5%，Ni1.0%～2.5%，Te0.001%～0.200%，其余为Al;杂质元素允许含量范围为Mn在0.6%以下，Fe在0.5%以下，Zn在0.2%以下，Sn在0.1%以下，Pb在0.05%以下。
ZLAlSi12CuMgNi2TeSbSi11%～13%，Cu0.5%～1.5%，Mg0.8%～1.5%，Ni1.0%～2.5%，Te0.001%～0.200%，Sb0.1%～0.2%，其余为Al;杂质元素允许含量范围为Mn在0.5%以下，Fe在0.5%以下，Zn在0.2%以下，Sn在0.01%以下，Pb在0.05%以下。
本发明的合金由于是在ZL109活塞合金中添加了微量的碲或碲和锑，所以在铸造及热处理以后从活塞本体上取样，进行各种性能测试，结果表明线膨胀系数减小了，达到过共晶Al-Si系活塞合金的水平;室温及高温机械性能显著提高。本发明合金的线膨胀系数在20℃～200℃的范围内与ZL109，AC8A，Al25相比下降2×10-6/℃左右，甚至比过共晶Al-Si活塞合金Mahle138低得多。在20℃～300℃范围内比ZL109，AC8A，Al25小1×10-6/℃，达到了Mahle138活塞合金的水平。本发明合金的室温强度比AC8A和Mahle高20%～70%，高温强度比这两种合金也有较大提高。
本发明的合金还具备这样一些特点铸造性能优越，熔炼过程中吸气倾向小，针孔度级别约比ZL109合金低2级左右，合金液无需进行变质处理，在长时间浇注过程中氧化很轻，在熔炼温度下保温8小时或重熔三次合金性能不变;材质耐磨性好;切削加工性能比ZL109合金进一步改善，活塞加工后表面光洁度比ZL109合金的高
2左右。
本发明合金适用于制造高速大马力柴油、汽油发动机活塞。
权利要求
1.活塞铝合金，其化学成分中含有11%～13%的硅，0.5%～1.5%的铜，0.8%～1.5%的镁，1.0%～2.5%的镍，其余为铝，本发明的特征是在该合金中添加0.001%～0.200%的碲或添加0.001%～0.200%的碲和0.1%～0.2%的锑，作为合金化元素。
专利摘要
本发明活塞铝合金是在ZL109合金的基础上，采用了碲微合金化或碲加锑复合微合金化的技术措施而研制成功的。本发明合金与ZL109比较，其最大特点在于改善了铸造性能；使线膨胀系数有了大幅度的降低，达到了过共晶Al-Si活塞合金的水平；提高了室温和高温机械性能；提高了耐磨性。
文档编号C22C21/02GK85102457SQ85102457
公开日1986年4月10日 申请日期1985年4月1日
发明者黄积荣, 曹文龙, 姜淑艳, 杜艳玲 申请人:陕西机械学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan