[发明专利]一种耐热铝合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐热铝合金及其制备方法和应用，包含以下各元素，其质量分数百分比为0.1～1.6wt.％铁、0.2～2.3wt.％锰、2.1～3.9wt.％铜、1.3～3.2wt.％镍、1.2～3.6wt.％硼、1.2～4.6wt.％镁、5.2～8.9wt.％碳、11.3～19.6wt.％硅、9.2～12.3wt.％铬、余量为铝。(1)本发明所述耐热铝合金具有良好持久耐热性、强度高及高延展性；(2)所述铝合金克服了铜元素导致金属部件因受热开裂的风险，从而提高铸件的稳定性；(3)所述铝合金通过铁元素、锰元素和硼元素的协调作用，克服了减小延展性而提高耐热性的缺陷；(4)所述铝合金适用范围广，可用于重力‑硬模铸造、低压‑硬模铸造和砂型铸造。

技术领域

本发明属于金属材料制造领域，涉及一种具有良好持久耐热性，且适用于制备具有高热和机械负荷的铸造部件的金属材料，具体为一种耐热铝合金及其制备方法和应用。

背景技术

现有技术中通常将硅铝合金用于受热要求高的铸造部件中，其耐热性的提高是通过掺入铜实现的。但是铜的添加会导致金属部件因受热开裂的风险，从而对铸件的稳定性产生消极作用。因而，在特别需要耐热性的应用场合，如：汽车结构体中的气缸头区域内，掺入铜的硅铝合金的使用受到限制。

目前为了更好地燃烧柴油并获得更高功率系数而对柴油发动机所作的进一步改进工作尤其会额外导致更高的爆炸压力并且结果使得在气缸曲轴箱上会施加一个脉冲式作用的机械载荷，这就对材料提出了最严苛的要求。除了要有较高的疲劳强度外，为了能用于制备气缸曲轴箱，材料的高温疲劳强度也是另一项前提。

美国专利US-A-3868250中公开了一种用于制备气缸头的耐热铝镁硅合金，该合金连同常规添加剂在内包含0.6～1.5％硅，2.5～11％镁，其中含有1～4.5％的游离镁，以及0.6～1.8％锰。

欧洲专利EP-A-1234893中公开了一种已知的铝镁硅型铸造合金，含有3.0～7.0％镁，1.7～3.0％硅，0.2～0.48％锰，0.15～0.35％铁，最大0.2％钛，任选还有0.1～0.4％镍以及作为剩余成分的铝和由于制备条件所限而有的分别最大为0.02％的杂质。并附有其他条件，即合金中镁和硅实质上以镁:硅重量比为1.7:1的比例存在，相应于含有固相铝和硅化铝的准二元共晶的组成。该合金适用于通过压铸、流变铸造和触融压铸制备汽车结构中的安全部件。

但是现有技术中的铝合金难以保证其强度和延展性，且耐热性不持久，难以满足热和机械要求的部件。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了获得一种具有良好持久耐热性、强度高及高延展性的铝合金部件，且保证该部件能够符合热和机械要求，可用于重力-硬模铸造、低压-硬模铸造和砂型铸造。

技术方案：一种耐热铝合金，包含以下各元素，其质量分数百分比为0.1～1.6wt.％铁、0.2～2.3wt.％锰、2.1～3.9wt.％铜、1.3～3.2wt.％镍、1.2～3.6wt.％硼、1.2～4.6wt.％镁、5.2～8.9wt.％碳、11.3～19.6wt.％硅、9.2～12.3wt.％铬、余量为铝。

优选的，镁元素的质量分数百分比为2.6～4.2wt.％。

优选的，碳元素的质量分数百分比为6.9～8.4wt.％。

优选的，硅元素的质量分数百分比为14.2～18.7wt.％。

优选的，铝元素与镁元素的质量比大于等于11.2。

优选的，铝元素与碳元素的质量比大于等于7.9。

优选的，铝元素与硅元素的质量比大于等于3.2。

一种耐热铝合金的制备方法，包含以下步骤：