[发明专利]高性能铝合金发动机缸盖及其铸造方法

说明书

本发明涉及一种高性能铝合金发动机缸盖及其铸造方法，其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Si:8.0‑9.5%、Ni:2.0‑3.5%、Cu:0.5‑2.0%、Mg:0.3‑1.0%、Zn:0.2‑0.5%、Zr:0.1‑0.3%、Sc:0.1‑0.25%、La:0.1‑0.2%、Sb:0.1‑0.2%、Mn≤0.3%、Fe≤0.2%、Ti≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al；该车体轻量化用铝合金板材的制备方法是经熔炼、精炼、铸造、均匀化、切头铣面、热轧、中间退火、冷轧和固溶处理得到；本发明的高性能铝合金发动机缸盖通过合金强化、变质处理和热处理，提高铝合金发动机缸盖的耐高温性能和力学性能等综合性能。

技术领域

本发明涉及一种铝合金加工技术领域，具体涉及一种高性能铝合金发动机缸盖及其铸造方法。

背景技术

汽车产业在世界各地蓬勃发展的同时，也带来环境污染和能源短缺两大严重的社会问题。这促使汽车产业将持续发展的核心放在能源和环保上，而以汽车轻量化为主导的先进汽车材料技术是实现这一目标的重要保证，因此轻量化成为未来汽车技术发展的主要方向。汽车材料是影响汽车重量的重要因素，对节能能源及改善污染都有相当程度的影响。在新能源技术发展尚未成熟，汽车减重无疑是降低能耗及污染的最佳途径。

目前国内外大部分轿车发动机缸盖已基本采用来铝合金生产，全铝合金的材质，减轻了车身重量同时，还增强了发动机的散热效果，提高了发动机工作效率，而且寿命也更长。从节油的角度看，铸铝发动机在节油方面的优势颇受人们关注。因为汽车的重量每降低，其耗油量能够降低0.6％-1％。为了降低燃料消耗，同时也为了减少汽车尾气排放对大气环境的污染，减轻汽车自重是一个重要的措施。因此，汽车铁铸件不断被轻质铝铸件取代已成为发展趋势。但是，由于铝合金在铸造过程中存在增铁、氧化和吸气三大问题，致使现有铝合金缸盖材料普遍存在高温时强度相对较低( 250℃以上瞬时抗拉强度小于200MPa ，持续强度小于100Mpa )、铸造性能差、铸件合格率低、废品料及渣料回用性差等缺陷，造成包括汽车发动机缸盖的铸件制品的质量差、易变质、成本高、渣料处理流程长等问题。而且，虽然传统牌号的铝硅合金在普通使用性能上已经能满足使用要求，但是当零件处于复杂的应力状态时，往往存在许多不足之处。如耐高温性能差、力学性能不足等。另外，随着发动机功率的不断提高使得缸盖的工作温度和工作压力显著增加，燃烧室压强上升至18-20MPa，进出气口鼻梁温度接近300℃。为了适应发动机缸盖恶劣工作条件的要求，这就要求发动机缸盖用铸造铝合金材料除具有良好的室温性能外，还应保证其高温性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，通过科学优化合金中各元素的含量、改善铸造、热处理工艺，提供一种具有较好的耐高温性能及力学性能的高性能铝合金发动机缸盖及其铸造方法。

本发明是这样实现的：

一种高性能铝合金发动机缸盖，其特征在于，其化学组分按质量百分比为：Si:8.0-9.5%、Ni:2.0-3.5%、Cu:0.5-2.0%、Mg:0.3-1.0%、Zn:0.2-0.5%、Zr:0.1-0.3%、Sc:0.1-0.25%、La:0.1-0.2%、Sb:0.1-0.2%、Mn≤0.3%、Fe≤0.2%、Ti≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。

进一步优选，高性能铝合金发动机缸盖，其化学组分按质量百分比为：Si:9.0%、Ni:2.5%、Cu:1.5%、Mg:0.5%、Zn:0.3%、Zr:0.2%、Sc:0.2%、La:0.15%、Sb:0.15%、Mn≤0.3%、Fe≤0.2%、Ti≤0.2%，其它杂质元素单个含量≤0.05%，其它杂质元素总含量≤0.15%，余量为Al。

本发明的高性能铝合金发动机缸盖的铸造方法，包括如下步骤：