[发明专利]用于生产柴油发动机气缸盖的多元微量合金铸件新材料及制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及到多元微量合金铸件材料，特别是用于生产柴油发动机气缸盖的多元微量合金铸件材料。

二、背景技术

现有的柴油发动机气缸盖一般采用铝合金AC4B(材料牌号)进行重力铸造而成。该铝合金材料最常用的是Al-Si铸造合金，铸造后采用时效硬化或沉淀强化而提高机械性能。但高温下，该材料的晶粒组织大，成分偏析，使得铝合金气缸盖性能不稳定，容易产生热疲劳，出现开裂等问题，不能满足发动机的需要。

中国专利CN10644203A公开了一种铸造铝合金气缸盖的制作方法，其化学成分按重量百分比为，8％～10％的Si，2％～3％的Cu，0.15％～0.35％的Mg，低于0.3％的Mn，小于0.45％的Fe，其余为Al。该铝合金气缸盖采用的材料是在铝硅合金的基础上，通过添加铁、铜、镁等微量元素，以形成更多的Mg2Si、Al3Mg2、CuAl2等，达到提高材料的综合力学性能。使用该方法生产的铝合金材料耐热性、耐蚀性不够高，组织不够致密，难以满足现阶段柴油发动机的工况要求。因此，通过技术创新来提高产品的性能质量已经刻不容缓。

三、发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的用于柴油发动机气缸盖的多元微量合金铸件新材料及制备方法。本发明的材料具有较高的耐蚀性和耐热性，并且组织致密、成分均匀。

本发明的技术方案：用于生产气缸盖的多元微量合金铸件新材料，其特征在于，化学元素的组成为：锰0.3％～0.7％，镍0.3％～0.6％，钴0.1％～0.3％，铜0.05％～0.15％，锆0.05％～0.15％，钛0.05％～0.15％，剩下是铝。

用于生产柴油发动机气缸盖的多种微量合金铸件新材料的制备方法，包括常规生产工艺；其特征在于，熔炼时，采用铝锭直接加入熔融炉中进行熔炼；合金粉直接加入待出炉的铝液中。

与现有技术比较，本发明才用适宜的元素配比和生产方法，使得本发明的材料具有较好的耐蚀性、耐热性，并且组织致密、成分均匀等特点。本发明由于采用了以下几种合金元素：

①加入Cu，可以形成Al-Cu合金，时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果；

②加入Mn，可以阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用；

③加入Ni，会形成许多复合相，如AlCuNi、NiAl3等，显著增加了较高温度下基体的热稳定性和材料的热强性；

④加入Zr，可以和铝形成ZrAl3化合物，可以阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；

⑤加入钴Co，可以通过强化铝相从而对该合金进行强化；

⑥加入Ti，可以和铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织的作用；

本发明在熔炼时，采用铝锭直接加入熔融炉中进行熔炼。按合理配比的多元微量合金粉采用随出炉铝液加入熔化的方式，不在炉中熔炼，使得烧损率降低，保证了微量合金的有效含量。

四、具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。

实施例：

用于生产柴油发动机气缸盖的多元微量合金铸件新材料，成品的化学元素的组成为：锰0.3％～0.7％，镍0.3％～0.6％，钴0.1％～0.3％，铜0.05％～0.15％，锆0.05％～0.15％，钛0.05％～0.15％，剩下是铝。生产工艺包括常规生产工艺，合适的原材料配比、熔融炉熔炼、压力浇注成型和机械加工；不同的是：采用铝锭直接加入熔融炉中连续熔炼；再将按配比的多元微量合金粉加入出炉铝液中。合金粉采用加入铝液熔化的方式，不在炉中熔炼，使得烧损率降低，保证微量合金的有效含量。