[其他]共晶铝硅铜镁镍碲系活塞铝合金

说明书

本发明属于活塞铸造铝合金，是在ＺＬ１０９的基础上，采用了碲微合金化或碲和锑复合微合金化的技术措施。其成分为Ｓｉ１１～１３％，Ｃｕ０．５～１．５％，Ｍｇ０．８～１．５％，Ｎｉ１．０～２．５％，以及Ｔｅ０．００１～０．２００％或者Ｔｅ０．００１～０．２００％和Ｓｂ０．１～０．２％，Ｍｎ＜０．６％，Ｆｅ＜０．５％，Ｚｎ＜０．２％，Ｓｎ＜０．１％，Ｐｂ＜０．０５％，其余为其它杂质和Ａｌ。

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的合金性能优越。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，还含有Te0.001～0.200%或者Te0.001～0.200%和Sb0.1～0.2%，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：

ZLAlSi12CuMgNi2Te：Si11～13%，Cu0.5～1.5%，Mg0.8～1.5%，Ni1.0～2.5%，Te0.001～0.200%，杂质元素允许含量范围为Mn＜0.6%，Fe＜0.5%，Zn＜0.2%，Sn＜0.1%，Pb＜0.05%，其余为其它杂质和Al。

ZLAlSi12CuMgNi2TeSb：Si11～13%，Cu0.5～1.5%，Mg0.8～1.5%，Ni1.0～2.5%，Te0.001～0.200%，Sb0.1～0.2%，杂质元素允许含量范围为Mn＜0.6%，Fe＜0.5%，Zn＜0.2%，Sn＜0.1%，Pb＜0.05%，其余为其它杂质和Al。

本发明的合金由于是在ZL109活塞合金中还含有微量的碲或碲和锑，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，Ar25相比下降2×10^-6右，甚至比过共晶Al-Si活塞合金Mahlel38低得多。在20～300℃范围内比ZL109，AC8A，Ar25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，合金液经过加Te后，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。