[发明专利]过共晶Al‑Si合金与镁合金复合发动机缸体及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金熔炼技术领域，具体为一种过共晶Al-Si合金与镁合金复合发动机缸体及其铸造方法。

背景技术

铝硅合金由于其密度小、比强度高，同时具有优异的铸造性能、耐蚀性能、可焊性及热膨胀性，可以用来生产形状复杂、薄壁、耐蚀、气密性要求高、承受中高静载荷或冲击载荷，以成为制造业中最受重视的结构材料之一。与亚共晶、共晶铝硅合金相比，过共晶铝硅合金具有耐磨性好、耐蚀性好、热裂倾向小、体积稳定性高等特点，合金的力学性能、耐磨性、尺寸稳定性、抗咬合性均有大幅度提高。但其不足是脆性大，切削加工性差。

镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料之一,在航空、汽车和电子通信等领域得到日益广泛的应用.镁合金具有资源较为丰富,其产品易于回收利用等特点,在能源与资源日益成为影响社会可持续发展的形势下,其开发和利用越来越受到重视.

本发明中采用过共晶Al-Si合金和镁合金复合的方法制备发动机缸体，即满足了耐磨性要求又可减轻铸件的重量，而且采用挤压铸造的方法制备过共晶Al-Si合金，使得合金组织中粗大的初生Si相大大减少甚至消失，明显改善了合金的显微组织，提高了合金的力学性能。所以过共晶Al-Si合金和镁合金复合方法的研究具有较大的应用意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服单一的或过共晶Al-Si合金生产的铸件在使用过程中存在的问题，提供一种通过两种合金复合铸造的方法来制备高性能的发动机缸体。这种缸体即满足了耐磨性要求又可降低铸件的重量。

技术方案：

一种过共晶Al-Si合金与镁合金复合发动机缸体，包括缸体和缸套，所述缸体由镁合金制成，所述镁合金成分及重量百分比为：

Al 1.0%～10.0%；

Zn 0.1%～1.5%；

Mn 0.1%～1.5%；

Re 0.05～5%；

余量 Mg；

所述缸套由过共晶Al-Si合金制成，所述过共晶Al-Si合金成分及重量百分比为：

Si15～22%；

Cu0.5～5.0%；

Mg0.1～3.0%；

余量Al。

所述的过共晶Al-Si合金与镁合金复合发动机缸体的铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将权利要求1所述成分比例的过共晶Al-Si合金通过挤压铸造方法制成缸套；

（2）将步骤（1）中制备的过共晶Al-Si合金缸套机械加工成形，在180～220℃预热2h～3h后放入发动机缸体铸型中；

（3）将权利要求1所述成分比例的镁合金加热到700℃使其完全熔化并浇注到发动机缸体铸型中，在室温下冷却凝固；

（4）将步骤（3）制得的发动机缸体铸件进行T6热处理，其中热处理参数为在400℃～440℃固溶4～24小时，再170～210℃时效处理6小时。

所述的过共晶Al-Si合金与镁合金复合发动机缸体的铸造方法，其特征在于：所述步骤（1）的过共晶Al-Si合金由以下步骤制备：

（1）用石墨黏土坩埚在电阻炉中熔炼纯铝，熔炼温度为720℃；

（2）待纯铝熔化完全后，加入Al-26Si中间合金进行熔化并升温至780℃，直至完全反应，静置10min；

（3）在完全熔化的合金液中加入六氯乙烷均匀搅拌后，在合金液表面均匀涂撒一层由NaCl和KCl按照1:1混合成的覆盖剂，保温10min后扒渣、静置，得过共晶Al-Si合金。

所述的过共晶Al-Si合金与镁合金复合发动机缸体的铸造方法，其特征在于：步骤（3）中所述的镁合金在熔炼过程中通氮气和六氟化硫进行气体保护。

本发明的创新之处在于采用过共晶Al-Si合金和镁合金复合铸造的方法制备发动机缸体，即满足了耐磨性要求又可降低铸件的重量，而且采用挤压铸造的方法制备过共晶Al-Si合金，使得合金组织中粗大的初生Si相大大减少甚至消失，明显改善了合金的显微组织，提高了合金的力学性能。整个工艺操作简单，可以更好的应用到实际生产中。

具体实施方式：

本发明中采用过共晶Al-Si合金和镁合金复合的方法制备发动机缸体，即满足了耐磨性要求又可减轻铸件的重量，而且采用挤压铸造的方法制备过共晶Al-Si合金，使得合金组织中粗大的初生Si相大大减少甚至消失，明显改善了合金的显微组织，提高了合金的力学性能。

本发明中的缸体为镁合金制成，其成分为：

Al 1.0%～10.0%；

Zn 0.1%～1.5%；