一種缸蓋用高硅含量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，特別是一種缸蓋用高硅含量鋁合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造鋁合金具有比容小、強(qiáng)度高、鑄造成形性好和加工性能優(yōu)良、膨脹系數(shù)小和流 動(dòng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天以及家電等行業(yè)中。目前國(guó)內(nèi)外大部 分轎車發(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嚨闹亓棵拷档?，其耗油量能?降低0. 6% -1%。為了降低燃料消耗，同時(shí)也為了減少汽車尾氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染，減 輕汽車自重是一個(gè)重要的措施。因此，汽車鑄件不斷被輕質(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ZL101雖然 合金成分簡(jiǎn)單，但其力學(xué)性能不高，只能用于強(qiáng)度要求不高的零件；ZL104的耐熱性比較差 等，因此對(duì)鑄造鋁合金的研究和開(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缸蓋用高硅含量鋁合金材料及其制備方法。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；在配方中添加碳化硅、 硅元素等，共同通過(guò)熔煉、熱處理等工藝制成一種抗拉強(qiáng)度大、機(jī)械加工性能良好的的鋁合 金材料。
[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] -種缸蓋用高硅含量鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：廢鋁中間合 金粉 45-50、碳化硅 2-3、硅 4. 5-6、鎂 0? 2-0. 25、鈦 0? 15-0. 25、鋅 0? 1-0. 2、鎳 0? 02-0. 03、錫 0? 02-0. 05、鉿 0? 01-0. 02、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100ym以下的粉末 即得。
[0007] 本發(fā)明所述一種缸蓋用高硅含量鋁合金材料，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 用鐘罩將碳化硅、硅粉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7-8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)明所述的一種缸蓋用高硅含量鋁合金材料的制備方法，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)明通過(guò)研究，優(yōu)化合金成分配比，適量增大碳化硅、硅 元素的配比，利用廢鋁中間合金粉作為主要成分，配合新鋁制成一種高硅含量的鋁合金材 料，不僅具有很好的高溫力學(xué)性能，而且具有穩(wěn)定的強(qiáng)化相，晶粒細(xì)密，內(nèi)部無(wú)氣孔，無(wú)裂 紋，具有良好的高溫性、加工性；同時(shí)在處理過(guò)程中添加一種自制的精煉劑，多孔質(zhì)利于吸 附氣體雜質(zhì)，起到脫氣、除雜的效果，而且縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 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。
[0015] -種缸蓋用高硅含量鋁合金材料，由下列各成分按質(zhì)量百分比組成：廢鋁中間合 金粉 45-50、碳化硅 2-3、硅 4. 5-6、鎂 0? 2-0. 25、鈦 0? 15-0. 25、鋅 0? 1-0. 2、鎳 0? 02-0. 03、錫 0? 02-0. 05、鉿 0? 01-0. 02、余量為鋁；
[0016] 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7