[发明专利]汽车发动机缸体用耐热耐蚀镁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金，特别是一种汽车发动机缸体用耐热耐蚀镁合金，属于轻金属材料技术领域。

背景技术

镁合金材料具有比强度、比刚度高以及阻尼减震等特点，已经成为汽车制造业的重要原材料，为满足汽车工业节能和环保的要求提供了更大的发展空间。Mg-Al系合金是铸造镁合金中应用最广的，其中的AZ系和 AM系镁合金已经在汽车工业中得到了广泛的商业化应用，这些合金不仅具有良好的铸造性还表现出优良的室温机械性能。

但由于它们的高温强度和抗蠕变性能不佳、耐腐蚀性能较差，一直以来都只是用作一些非关键性的汽车零部件，如方向盘，转向柱部件，仪表板，座椅和齿轮箱等，它们在汽车主要动力系统（变速箱和发动机壳体）中的应用受到了很大的限制。

在Mg-Al基合金中加入碱土元素Ca或Sr，会在基体相中析出熔点很高的A1-Ca相或A1-Sr相。这些相在高温下不会分解，能够对晶界起到很好的钉扎效果，因而能够有效地改善镁合金的高温力学性能，特别是抗蠕变性能。

专利CN 1637160A（压铸用镁合金及镁压铸制品）公开了一种在AZ91系基体合金中添加晶粒细化剂锑和钙中的至少一种、和锶，来完善镁合金组织，提高合金高温蠕变性能的案例，其成份质量百分配比为：6.0~11.0％铝（Al），0.1~2.5％锌（Zn），0.1~0.5％锰（Mn），0.1~1.5%锑（Sb），0.05~3.5%钙（Ca），0.1~2.5%锶（Sr），余量为镁。

又如专利CN 101643872A（一种高强度、高塑性镁合金及其制备方法）公开了一种在Mg-Sn基体合金中添加合金元素硅、锑、钇和锶中的一种或几种，来提高镁合金的强度和塑性的案例，其成份质量百分配比为：6.1~9.5％铝（Al），1.0~5.0％锡（Sn），0~3.0％硅（Si），0~2.0%锑（Sb），0~3.0%钇（Y），0~2.0%锶（Sr），余量为镁。

近年来的研究表明，Sb和Cd的合金化可以改善Mg-Al-RE合金中力学性能和耐蚀性能，如公布号为CN102134673A公开的一种高强韧耐热耐蚀稀土镁合金和公布号为CN102127669A公开的高强韧耐热耐蚀稀土镁合金均是通过Sb和Cd来改善合金力学性能。

作为汽车发动机缸体用材料，需要兼具优良的室温机械性能和耐热性能的同时还需要具有良好的耐腐蚀性能。所有这些合金虽然具有较高的强度，但过多的合金合金元素导致合金中的第二相较多而降低了合金的塑性和耐蚀性能，限制了它们在汽车发动机缸体中的应用。

专利WO 01/44529 Al公开了一种Mg-Al-Sr系合金，其成份质量百分配比为：2.0~9.0%铝（Al），0.5~7.0%锶（Sr），余量为镁。该合金成本相对较低，在150℃以上的高温具有较高的拉伸屈服强度（>100MPa）和耐蠕变性能（≤0.03%），以及较低的耐腐蚀性能（≤0.3251mm/year）。其中，AJ62合金（Mg-6Al-2.4Sr）已经成功地应用于宝马六缸发动机缸体。与AJ62合金相比，AJ52合金（Mg-5Al-2Sr）具备有更高的耐热性能，但其室温机械性能和耐腐蚀性能却低于AJ62合金（Eric Baril, Pierre Labelle, and Mihriban O. Pekguleryuz. Elevated Temperature Mg-Al-Sr: Creep Resistance, Mechanical Properties, and Microstructure. Jom-Journal of the Minerals Metals & Materials Society. 2003, 55(11): A34-A39.）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车发动机缸体用耐热耐蚀镁合金，该镁合金具有优异的高温强度、塑性、抗蠕变性能和耐腐蚀性。

为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种汽车发动机缸体用耐热耐蚀镁合金，其特征在于其成分的重量百分配比为：铝3.5~5.5%，锶1.5~2.5%，锑0.2~0.4%，镉0.2~0.8%，钛0.04~0.08%，其余为镁。

作为优选，所述成分的重量百分配比为：铝5.0~5.5%，锶2.0~2.5%，锑0.2~0.25%，镉0.2~0.25%，钛0.04~0.06%，其余为镁。

本发明的工艺步骤如下：