br>[0033]在试制嵌铸式喉口增强铝活塞的过程中发现，将室温下的铝基材料直接放入模具 浇注活塞时，因为较大的过冷度会使浇注的活塞合金遇到铝基材料时快速冷却，从而在铝 基材料与活塞本体间形成一道缝隙。通过加热铝基材料，减小过冷度，可以减小缝隙的大 小，但仍无法使两者之间形成冶金结合。在进行冷热冲击疲劳试验时，采用这种工艺制造的 嵌铸式喉口增强铝活塞的喉口铝基材料会发生严重的变形并脱出活塞本体。这是因为两种 不同材料之间会存在热膨胀系数差异，这种差异在剧烈的冷热交变环境下会形成较大应 力，从而导致材料的变形。因此，可以开发一种适合铝基材料的渗铝工艺，使铝基喉口铝基 材料与活塞形成冶金结合，保证其在冷热交变环境下不发生变形和脱落。
[0034] 2、渗铝与嵌铸:对铝基材料进行渗铝的最大难点是铝基材料的熔点与渗铝材料的 熔点相近，因此渗铝过程中，渗铝的温度以及渗铝的时间就显得尤为重要，如果控制不当， 则会导致铝基材料熔化。同时，铝基材料的熔点与渗铝材料的熔点之间的关系应满足铝基 材料的熔点高于渗铝材料的熔点。运用JmatPro软件，我们可以通过铝合金的化学成分获得 其理论熔化温度，这样可以帮助我们根据铝基材料来选择合适的渗铝材料，优选的，渗铝材 料的熔点比铝基件材料的熔点低l〇°C。
[0035] 3、铝基材料表面活化处理:铝基材料的表面一般为车削加工，其表面粗糙度为0.8 μπι-1.2μπι，而且铝基材料的表面会有一层致密的氧化铝，这些因素都会导致铝基材料与渗 铝材料熔液的浸润性，所以在进行渗铝之前要对铝基材料进行表面活化处理。
[0036] 实施例1: 一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，包括渗铝材料的选取与铝基材料表面活化处理，所 述渗错材料的选取与错基材料表面活化处理之后还包括渗错与嵌铸； 所述渗铝材料的选取是指根据铝基材料来选取渗铝材料，渗铝材料的熔点低于铝基材 料的熔点； 所述铝基材料表面活化处理依次包括以下步骤:先将铝基材料的表面进行喷丸，再将 铝基材料进行超声波清洗，然后将铝基材料置于氢氧化钠溶液中浸泡，再将铝基材料取出 并进行清洗、干燥，然后将铝基材料置于密封环境下保存，此时，铝基材料表面活化处理结 束； 所述渗铝与嵌铸依次包括以下步骤:先将选取的渗铝材料熔化，再将渗铝材料熔液进 行保温，然后将表面活化处理的铝基材料进行加热，再将铝基材料置于渗铝材料熔液中并 将铝基材料上下振动，然后将取出的铝基材料置于模具中并用渗铝材料熔液进行浇注形成 铸件，铸件凝固后铝基材料与渗铝材料之间形成冶金结合面，此时，渗铝与嵌铸结束。
[0037] 实施例2: 基本内容同实施例1，不同之处在于： 所述渗铝与嵌铸中，渗铝材料熔化后，再将渗铝材料熔液进行精炼、除气及除渣，然后 将渗错材料恪液进行保温； 所述渗铝与嵌铸中，渗铝材料熔液的保温温度比渗铝材料的熔点高l〇°C，铝基材料的 加热温度比铝基材料的熔点低l〇〇°C ; 所述渗铝与嵌铸中，将铝基材料置于渗铝材料熔液中并将铝基材料上下振动是指:将 铝基材料置于渗铝材料熔液中并使铝基材料做振幅为50毫米，频率为1赫兹的上下往复运 动，30到60秒后，取出铝基材料。
[0038] 实施例3: 基本内容同实施例1，不同之处在于： 所述渗铝材料的熔点比铝基材料的熔点低KTC ; 所述铝基材料表面活化处理中，先通过直径为2毫米的钢丸对铝基材料的表面进行喷 丸，以使铝基材料的表面粗糙度大于等于6微米，再将铝基材料进行超声波清洗，然后将铝 基材料置于温度为80°C，浓度为20%的氢氧化钠溶液中浸泡5到10分钟，以去除铝基材料表 面的氧化铝层，再将铝基材料从氢氧化钠溶液中取出并用纯水将铝基材料进行清洗，然后 将铝基材料烘干并置于真空袋内。
[0039] 实施例4:铝基材料为4032变形铝合金，渗铝材料为Mahlel74铝合金。
[0040] 基本内容同实施例1，不同之处在于：
[0041 ] 所述4032变形铝合金的熔点为570°C，Mahlel74铝合金的熔点为560°C(运用 JmatPro软件，通过表1所示Mahlel74铝合金和4032变形铝合金的化学成分别算出Mahlel74 铝合金和4032变形铝合金的熔点）； 所述铝基材料表面活化处理中，先通过直径为2毫米的钢丸对4032变形铝合金的表面 进行喷丸，以使4032变形铝合金的表面粗糙度大于等于6微米，再将4032变形铝合金进行超 声波清洗，然后将4032变形铝合金置于温度为80°C，浓度为20%的氢氧化钠溶液中浸泡8分 钟，以去除4032变形铝合金表面的氧化铝层，再将4032变形铝合金从氢氧化钠溶液中取出 并用纯水将4032变形铝合金进行清洗，然后将4032变形铝合金烘干并置于真空袋内； 所述渗铝与嵌铸中，先将选取的Mahlel74铝合金熔化，再将Mahlel74铝合金熔液进行 精炼、除气及除渣后进行保温，此时，Mahlel74铝合金熔液的保温温度为570°C，然后将表面 活化处理的4032变形铝合金进行加热，此时，4032变形铝合金的加热温度为470°C，再将 4032变形铝合金置于Mahlel74铝合金熔液中并使4032变形铝合金做振幅为50毫米，频率为 1赫兹的上下往复运动，30秒后，取出4032变形铝合金，然后将取出的4032变形铝合金置于 模具中并用Mahlel74铝合金熔液进行浇注形成铸件，铸件凝固后4032变形铝合金与 Mahlel74铝合金之间形成冶金结合面(参见图1)。
【主权项】
1. 一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，包括渗铝材料的选取与铝基材料表面活化处理， 所述渗铝材料的选取是指根据铝基材料来选取渗铝材料，所述铝基材料表面活化处理是指 将铝基材料置于碱性溶液中浸泡，然后取出清洗、干燥，其特征在于： 所述渗铝材料的选取与铝基材料表面活化处理之后还包括渗铝与嵌铸，所述渗铝与嵌 铸依次包括以下步骤:先将选取的渗铝材料熔化，再将渗铝材料熔液进行保温，然后将表面 活化处理的铝基材料进行加热，再将铝基材料置于渗铝材料熔液中并将铝基材料上下振 动，然后将取出的铝基材料置于模具中并用渗铝材料熔液进行浇注形成铸件，铸件凝固后 铝基材料与渗铝材料之间形成冶金结合面，此时，渗铝与嵌铸结束。2. 根据权利要求1所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述渗铝与嵌 铸中，渗铝材料熔化后，再将渗铝材料熔液进行精炼、除气及除渣，然后将渗铝材料熔液进 行保温。3. 根据权利要求1或2所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述渗铝 与嵌铸中，渗铝材料熔液的保温温度比渗铝材料的熔点高10 °C，铝基材料的加热温度比铝 基材料的熔点低l〇〇°C。4. 根据权利要求3所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述渗铝与嵌 铸中，将铝基材料置于渗铝材料熔液中并将铝基材料上下振动是指:将铝基材料置于渗铝 材料熔液中并使铝基材料做振幅为50毫米，频率为1赫兹的上下往复运动，30到60秒后，取 出铝基材料。5. 根据权利要求4所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述渗铝材料 的选取中，选取渗铝材料，渗铝材料的熔点低于铝基材料的熔点。6. 根据权利要求5所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述渗铝材料 的熔点比铝基材料的熔点低l〇°C。7. 根据权利要求5所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述铝基材料 表面活化处理中，先将铝基材料的表面进行喷丸，再将铝基材料进行超声波清洗，然后将铝 基材料置于氢氧化钠溶液中浸泡，再将铝基材料取出并进行清洗、干燥，然后将铝基材料置 于密封环境下保存。8. 根据权利要求7所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述铝基材料 表面活化处理中，先通过直径为2毫米的钢丸对铝基材料的表面进行喷丸，以使铝基材料的 表面粗糙度大于等于6微米，再将铝基材料进行超声波清洗，然后将铝基材料置于温度为80 °C，浓度为20%的氢氧化钠溶液中浸泡5到10分钟，以去除铝基材料表面的氧化铝层。9. 根据权利要求7所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述铝基材料 从氢氧化钠溶液中取出后，先用纯水将铝基材料进行清洗，再将铝基材料烘干并置于真空 袋内。10. 根据权利要求8或9所述的一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，其特征在于:所述铝基 材料为4032变形铝合金，渗铝材料为Mahlel74铝合金。
【专利摘要】一种铝基材料的渗铝及嵌铸工艺，包括渗铝材料的选取与铝基材料表面活化处理，渗铝材料的选取是指根据铝基材料来选取渗铝材料，铝基材料表面活化处理是指将铝基材料置于碱性溶液中浸泡，然后取出清洗、干燥，渗铝材料的选取与铝基材料表面活化处理之后还包括渗铝与嵌铸，渗铝与嵌铸是指先将选取的渗铝材料熔化后再进行保温，然后将表面活化处理的铝基材料进行加热，再将铝基材料置于渗铝材料熔液中并将铝基材料上下振动，然后将取出的铝基材料置于模具中并用渗铝材料熔液进行浇注形成铸件，铸件凝固后铝基材料与渗铝材料之间形成冶金结合面。本设计不仅操作简便，成本低，易于推广使用，而且铝基材料与渗铝材料形成冶金结合面。
【IPC分类】B22D19/02, B22D23/04, B22D19/16
【公开号】CN105618714
【申请号】CN201511007238
【发明人】李楠, 钟小华, 张鑫明, 李成章, 袁海波
【申请人】东风商用车有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月30日