一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铝硅合金技术领域，特指一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂。
【背景技术】
[0002]汽车发动机缸体作为发动机中最重要的部件之一，其质量约占整车重的18%，结构复杂，壁厚不均匀且最薄处仅为3?5mm，而且在高温、高压及润滑条件不良且有固体微粒和腐蚀介质工况条件下作高速相对运动，零件内部产生很大的机械应力和热应力，同时承受强烈的摩擦磨损。因此，要求汽缸体材料具有良好的综合性能。
[0003]目前多数采用铝硅合金制作汽车发动机缸体，对于铝硅合金而言要对硅进行变质处理。Sr对共晶硅变质处理效果较好，且变质有效期长，但是，其变质工艺不易掌握，吸收率低，潜伏期长，铸件容易出现针孔。关于对Al-Si系列合金的变质报道，一般都要加入稀土，采用和钠盐、Sr、Ti等一起复合变质，但这样增加了生产成本，延长生产周期，而且钠盐会对环境造成污染。采用复合变质，即Sr、T1、B进行复合变质处理，可以综合多种元素变质的优点，弥补一种元素变质的一些缺点，达到提高多元铝硅合金的综合性能。本发明开发出一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂。
【发明内容】
[0004]一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂，其特征为，Sr9_llwt%、Ti4_6wt%、Na2-4 wt%、B0.8-1.5wt%，余为铝，所述复合变质剂为块状合金，熔点范围500?600°C，复合变质剂加入量范围为0.5?1.0wt%。
[0005]
【附图说明】
图1复合变质对合金磨损失重的影响 X 一一未变质处理，▲一一经过复合变质处理
磨损失重结果见图1，对经过复合变质处理和未处理的合金进行磨损试验，载荷为100N，摩擦对副为45钢，由图1不难得出:加入了变质剂的铸造铝合金的磨损失重明显降低，复合变质提高了合金的耐磨性能。由于铝合金基体较软，Si相质点对较软的铝基体起支撑作用，而复合变质改变了集体中Si相的形态和分布情况，在载长时间的磨损过程中，相界处裂纹的萌生及扩展引发Si相的脱离以及Si相本身在大载荷下的破碎脱落，导致合金中有效承载相的失效，可能引起基体的强烈塑性变形，耐磨性能下降。在未变质的Al-Si合金中Si相尺寸较大，片状多角形貌和团聚现象，这些都不利于对基体的整体有效保护。因此，合金的耐磨性能不高。相反，复合变质后Si相形态发生变化且均匀分布较为均匀，可以有效的分担载荷，阻碍基体的塑性变形，提高了合金的耐磨性能。
[0006]【具体实施方式】实施例。
[0007]多元铝硅合金成分为，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5 wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45wt%、Zn0.40 ?0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余为 Al。将Al-50wt%Cu, A1-28 wt %Si, Al-1O wt %Mn, Al-10 wt %Cr, Al-1O wt %Ni 等中间合金和纯Zn等放入坩埚熔炼炉内进行熔炼的，待合金全部化清撇渣后轻轻搅拌并保温5min后，再压入纯Mg，并轻轻搅拌，让Mg充分熔化扩散，保温1min (此时合金液温度为740?760°C )。用钟罩将占合金液重量的0.4 wt%除气精炼剂压入合金液中进行除气精炼，除气精炼后撇渣并降温至730°C静置5min后，加入占合金液重量的0.5?1.0wt%复合变质剂进行变质处理，静置5min后，温度为720°C进行浇注，浇注到金属型模具中，浇注试样尺寸为Φ50 mmX200 mm。在烧注好的试样上取摩擦磨损试样,摩擦磨损试样尺寸为19.5 mmX 10 mmX8 mm。
[0008]摩擦磨损实验在M-2000摩擦磨损试验机进行。滑动磨损时，上试样固定，摩擦时速度可选高速400r/min或低速200r/min。考虑到多元Al-Si合金硬度较低，高速时冲击较大，且是干摩擦，本试验选择了低速200r/min，这是符合实际情况的。实验载荷是挤压弹簧通过杠杆传递给上轴并施加给装在下轴上的摩擦对副,摩擦对副为45钢，上轴的块状试样固定不动，下轴通过底层的电机带动摩擦对副旋转，进行滑动摩擦磨损实验。磨损实验条件是在大气环境下进行的干滑动摩擦磨损，实验温度为室温(20±10) V ;载荷为100N，滑动速度为200 r/min，磨损时间取10min，20min，30min，40min。摩擦磨损性能见图1。
[0009]对比例
多元铝硅合金成分为，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45 wt%、Zn0.40 ?0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余为 Al。将 Al_50wt%Cu，Al-28 wt %Si, Al-10 wt %Mn, Al-10 wt %Cr, Al-10 wt %Ni 等中间合金和纯 Zn 等放入i甘埚熔炼炉内进行熔炼的，待合金全部化清撇渣后轻轻搅拌并保温5min后，再压入纯Mg，并轻轻搅拌，让Mg充分熔化扩散，保温1min (此时合金液温度为740?760°C )。用钟罩将占合金液重量的0.4 wt%除气精炼剂压入合金液中进行除气精炼，除气精炼后撇渣并降温至730°C静置5min后，温度为720°C进行浇注，浇注到金属型模具中，浇注试样尺寸为Φ50mm X200 mm。在烧注好的试样上取摩擦磨损试样,摩擦磨损试样尺寸为19.5 mmX 10 mmX8mmD
[0010]摩擦磨损实验在M-2000摩擦磨损试验机进行。滑动磨损时，上试样固定，摩擦时速度可选高速400r/min或低速200r/min。考虑到多元Al-Si合金硬度较低，高速时冲击较大，且是干摩擦，本试验选择了低速200r/min，这是符合实际情况的。实验载荷是挤压弹簧通过杠杆传递给上轴并施加给装在下轴上的摩擦对副,摩擦对副为45钢，上轴的块状试样固定不动，下轴通过底层的电机带动摩擦对副旋转，进行滑动摩擦磨损实验。磨损实验条件是在大气环境下进行的干滑动摩擦磨损，实验温度为室温(20±10) V ;载荷为100N，滑动速度为200 r/min，磨损时间取lOmin，20min，30min，40min。摩擦磨损性能见图1。
【主权项】
1.一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂，其特征为，Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、Na2-4 wt%、B0.8-1.5wt%，所述复合变质剂为块状合金，熔点范围500?600°C，复合变质剂加入量范围为0.5?1.0wt%o
2.根据权利要求1所述一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂，多元铝硅合金加入0.5?1.0wt%复合变质剂处理后，耐磨性能提高100%。
【专利摘要】一种能提高多元铝硅合金耐磨性的复合变质剂，属于铝硅合金技术领域，其特征为，Sr9-11wt%、Ti4-6wt%、Na2-4wt%、B0.8-1.5wt%，余为铝，所述复合变质剂为块状合金，熔点范围500～600℃，复合变质剂加入量范围为0.5～1.0wt%。
【IPC分类】C22C1-06, C22C21-00, C22C1-02
【公开号】CN104611583
【申请号】CN201310540125
【发明人】李晓薇, 司松海, 刘光磊, 杨嵩, 白高鹏
【申请人】镇江忆诺唯记忆合金有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年11月5日