專利名稱：一種顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁合金氣缸套及其鑄造方法。特別是一種顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其制造方法。
背景技術：
氣缸套作為內燃機的核心部件之一，其內壁直接與高溫、高壓燃氣接觸，工作溫度高，熱負荷大；并與活塞做高速的往復相對運動，汽缸內壁不僅要承受強烈的摩擦和磨損， 還要承受活塞的沖擊性的側推力，從而在汽缸內部產生很大的熱應力和機械應力；氣缸套所處的工作環境極其惡劣。其質量的好壞直接影響著內燃機的使用性、可靠性、經濟性及壽命。傳統上，鑄鐵被廣泛的用作氣缸套材料，但鑄鐵材料密度大，導熱性差，與鋁合金活塞材料的熱物理相容性差，難于進一步縮小配缸間隙，不能高效經濟地解決高功率內燃機的技術問題。近年來，鋁合金缸套的技術開發成為重要議題，已有技術中出現了高硅鋁合金缸套噴射冶金法、鋁合金氣缸內表面涂覆處理工藝以及離心鑄造法制備Al-Si-Mg合金初晶 Si/Mg2Si顆粒增強鋁合金缸套內層工藝。另外，開展了離心鑄造Al-Ti 二元合金初生鋁鈦相梯度功能復合材料的基礎研究。現分別敘述如下1.高硅鋁合金氣缸套的工藝主要是采用快速凝固噴射成形+高溫擠壓。德國戴姆勒-奔馳汽車制造公司與PEAK公司合作已將該法應用于部分高檔轎車發動機缸套的制造(見中華人民共和國專利局“發明專利申請公開說明書”，發明名稱超共晶鋁合金汽缸襯筒及其制造方法；申請號95117636.6 ；申請日95. 10. 24;
公開日:1996年8月28曰)。 但是，該法工藝流程長，工藝參數控制難度大；設備投入大，氣缸套制造成本很高，因此未能廣泛采用。2.鋁合金氣缸內表面涂覆工藝主要是對鋁合金缸套內表面進行陶瓷化處理，如噴涂耐磨涂層或激光燒結Si，Al2O3等耐磨顆粒。該方法首先將發動機缸體和缸套同時整體鑄出，為了提高缸套的耐磨性，用激光熔化缸套的內表面，同時將增強顆粒熔覆至缸套內表面，然后機械加工成形。該法的主要不足在于熔覆層有孔洞，在使用過程中出現熔覆層脫落的現象。另外，該工藝較復雜，生產效率低，且設備投資大。3.離心鑄造法制備初晶Si/Mg2Si顆粒增強缸套內層工藝是最近被提出的(見中華人民共和國專利局“發明專利申請公開說明書”，發明名稱內層顆粒增強缸套及其制造方法；申請號:200810070197. 0 ；申請日:2008. 8. 27 ；
公開日:2009年1月7日)。這種方法的最大特點是盡可能的遵循了現有普通鑄鐵缸套的制造方法，生產效率高且工藝簡單。然而，這種缸套由于是顆粒偏聚在內層，在離心鑄造過程中，鑄造夾渣、氣孔等缺陷與顆粒同時偏移至鑄件內層區域，顆粒與缺陷共存，致使機械加工難度增大，缸套成品率降低。4.截止目前，關于離心鑄造Al-Ti 二元合金梯度功能復合材料的報道有少量見諸報道。哈爾濱工業大學的張寶生等人在鋁液中加入純Ti金屬，采用金屬型內嵌砂套，離心鑄造(2000rpm)分別制備出了 Al-(2. Owt. %,4. 7wt. %,5. 5wt. % )Ti 二元系金屬間化合物梯度功能材料(期刊《功能材料》;1994年第25卷第5期，p446-451.)。另外，蘭州理工大學的李健等人通過向鋁液中分別加入5wt. %,10wt. %,15wt. %的TiO2化合物顆粒(注不是Ti含量)，該化合物顆粒與鋁液反應，生成Al3Ti增強相顆粒，采用離心鑄造金屬型(800、 1000U150rpm)制備出了不同Al3Ti顆粒含量的Al3Ti自生功能梯度復合材料(期刊《熱加工工藝》；2007年第36卷第5期，p31-34.)。研究結果表明在離心力場的作用下，Al3Ti 顆粒含量和材料硬度在徑向上呈由里向外遞增的梯度分布，并隨著離心轉速和漿料中Ti 含量的增加，該分布梯度逐漸增大。關于Al-Si-Ti三元合金含有高體積分數的初生AlSiTi和Si顆粒材料的研究還未見諸報道，也沒有見到采用離心鑄造來制備Al-Si-Ti三元合金含有高體積分數初生鋁硅鈦顆粒梯度功能復合材料的報道。但是，關于重力鑄造Al-Si-Ti合金，已經有人做了相關研究，但僅限于將Ti作為微量(<0.5wt. 的合金添加劑使用，其目的是細化鋁合金的晶粒。洛陽工學院楊滌心等人采用水冷金屬型，將三元Al-12wt. % Si-0. 25wt. % Ti鋁合金制成活塞(期刊《熱加工工藝》；1994年第6期，pl9-21.)；河南科技大學謝敬佩等人研究了不同 Ti 含量(0-0. 23wt% )對 ZL108(Al-12wt. % Si-2wt. % Cu-lwt. % Mg)鋁合金耐磨性的影響(期刊《特種鑄造及有色合金》;2005年第25卷第7期，p403-406.)，研究結果表明Ti作為微量的合金添加劑，具有細化晶粒的作用，從而可以提高材料的耐磨性，常溫和高溫強度，體積穩定性等性能。因此，本專利文件的權利要求中提到采用離心鑄造來制備高Si和高Ti的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套。本專利采用了比現有文獻更高的離心鑄造轉速，就是為了使顆粒在筒狀缸套鑄件的外層高度偏聚，在缸套中得到高體積百分含量的AlSiTi和Si顆粒，從而提高缸套的耐磨性能。同時本專利還將硅的含量提高到15_2#t. %，有利于獲得大量的 AlSiTi和Si顆粒，增加顆粒增強鋁硅鈦合金汽缸套中AlSiTi和Si顆粒的體積百分含量。 同時本專利還將Ti的含量擴大到6% -12wt. %，增加顆粒增強鋁硅鈦合金汽缸套中初生 AlSiTi顆粒的體積百分含量。

發明內容
本發明提供一種顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其制造方法。該鋁缸套的鑄件毛坯由離心鑄造獲得，鑄件毛坯在徑向方向上分為外層AlSiTi和Si顆粒增強層、無顆粒的中間基體層以及含初晶Si顆粒的內層。通過機械加工切除鑄件毛坯中間基體層以及內層，從外層顆粒增強層中獲得孔隙率低，機械強度高，內表面耐磨的顆粒增強缸套。進一步，所述鋁硅鈦合金缸套的初生AlSiTi和Si顆粒總體積分數為20-50%。進一步，所述初生AlSiTi和Si顆粒增強層的厚度為2-10mm。進一步，所述鋁硅鈦合金缸套基體材料為鋁或鋁基合金。進一步，鋁硅鈦合金氣缸套鑄造基體材料選用Al，熔煉時在液態Al中加入Si和 Ti，形成Al-Si-Ti合金，其中，Si含量為15-24wt. %，Ti含量為6-12wt. %，以及少量的Cu、 Ni、Mg，其余為Al，；液態鋁澆注進模具中，在筒狀鑄件凝固過程中分別析出初生AlSiTi顆粒和初晶Si顆粒。進一步，所述增強顆粒AlSiTi和Si顆粒與基體鋁材料熔液之間存在密度差，通過離心鑄造方式實現AlSiTi顆粒向筒狀鑄件的外側偏聚，同時，部分初晶Si顆粒在AlSiTi 顆粒的推動下也向筒狀鑄件的外側偏聚，致使外層顆粒增強層的形成；同時，部分的初晶 Si顆粒向著鑄件內側偏聚，形成鑄件內層；外層顆粒增強層和內層之間形成沒有顆粒的中間層；由此得到顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套的鑄件毛坯；鑄件的澆注溫度為700-950°C，模具預熱溫度為150-450°C，離心鑄造轉速為1000-5000rpm。進一步，缸套鑄件毛坯按照圖紙要求進行機械加工。內孔經過車削加工，加工厚度為l_6mm，去除缸套鑄件毛坯的中間層和內層，從而在鑄件外層中獲得含有AlSiTi和Si顆粒的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套。進一步，在鋁合金缸體壓鑄時(高壓或者低壓鑄造)，經機械加工的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套零件送入壓鑄機模具，然后向模具澆注缸體所需的鋁合金液體，該鋁合金液體與鋁硅鈦合金缸套經過壓力鑄造組合成形為一體，結合界面為冶金結合。進一步，將鋁硅鈦合金缸套和鋁缸體的鑄造組合體按照圖紙要求進行機械加工； 鋁硅鈦合金缸套內表面車削加工去除厚度0. 5-2. 0mm，然后珩磨、拋光，最后裝配活塞、活塞環及其它零件，獲得全鋁合金發動機。本發明的有益效果有采用顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套，增強顆粒與基體結合良好，能提高材料的強度。采用離心鑄造法，初生AlSiTi和Si顆粒會偏聚到缸套毛坯的外層； 毛坯經車削內層和中間層后，留下AlSiTi和Si顆粒百分含量很高的外層。本發明采用離心鑄造獲得顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套，具有重量輕、顆粒體積百分含量高，好的機械性能和耐高溫性能，能提高發動機的工作效率等優點，同時增強顆粒和基體界面結合性好，能延長缸套的使用壽命。與噴射沉積鋁合金缸套工藝相比，設備投入小，制造工藝簡單；生產效率高。因此， 本發明缸套生產成本低。與鋁合金氣缸內表面涂覆工藝相比，本發明缸套中的增強顆粒在鑄造冷卻過程中自熔體中產生，與基體結合牢固，因此，大大降低了缸套使用過程中耐磨顆粒失效脫落的幾率，延長了缸套的使用壽命。與離心鑄造法制備初晶Si/Mg2Si顆粒增強Al-Si-Mg合金缸套工藝相比，本發明缸套中的增強顆粒具有較大的密度，在離心場中將偏聚到鑄件外層，而氣孔、夾渣等缺陷將偏聚到鑄件內層，易于機械切削去除，使缸套的使用表面不含任何缺陷，提高了缸套的強度和耐磨性。與傳統的鑄鐵缸套相比，本發明鋁硅鈦合金缸套的密度只有鑄鐵材料的三分之一，因此能極大的減輕發動機重量；因本發明鋁硅鈦合金缸套具有與鋁合金活塞大致相同的熱膨脹系數，在使用過程中具有近似的膨脹量，熱機工況更加穩定；此外，鋁合金缸套的導熱性能優良，能有效降低發動機工作缸溫，起到降低尾氣排放的作用。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。附圖1為本發明的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套鑄造毛坯的結構示意圖。如圖所示本發明缸套毛坯包括外側的AlSiTi和Si顆粒增強層(1)，不含增強顆粒的中間基體層 (2)以及含有初晶Si顆粒的內層(3)，所述的三層之間通過冶金的方式進行結合。
附圖2為本發明的缸套毛坯機械加工后得到的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套的結構示意圖。如圖所示本發明鋁硅鈦合金缸套是由顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套鑄造毛坯中 (1)所示的外層結構所形成，其中具有高硬度的AlSiTi和Si顆粒。附圖3為本發明的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套與鋁合金缸體壓力鑄造組合成形后的結構示意圖。如圖所示(1)為本發明的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套，該缸套經過缸套鑄件毛坯機械加工后獲得；該缸套在壓力鑄造時，預先放入壓力鑄造機的模具中，然后澆入鋁合金液體而鑲進鋁合金缸體中；(4)為鋁缸體。該缸體是在壓力鑄造時澆入鋁合金液體而獲得。以下為缸套混合增強層內表面的增強顆粒按百分含量的實施例實施例一氣缸套鑄件毛坯中顆粒增強層形成鋁硅鈦合金缸套的壁厚，缸套內表面的AlSiTi 和Si增強顆粒的體積百分含量為20%。實施例二氣缸套鑄件毛坯中顆粒增強層形成鋁硅鈦合金缸套的壁厚，缸套內表面的AlSiTi 和Si增強顆粒的體積百分含量為30%。在本實施例中增強顆粒的百分含量使缸套的耐熱性和耐磨性能等優于實施例一。實施例三氣缸套鑄件毛坯中顆粒增強層形成鋁硅鈦合金缸套的壁厚，缸套內表面AlSiTi 和Si增強顆粒的體積百分含量為40%。在本實施例中增強顆粒的百分含量使缸套的耐熱性和耐磨性能等優于實施例二；實施例四氣缸套鑄件毛坯中顆粒增強層形成鋁硅鈦合金缸套的壁厚，缸套內表面AlSiTi 和Si增強顆粒的體積百分含量為50%。本實施例中增強顆粒的百分含量使缸套的耐熱性和耐磨性能等優于實施例三。以下為本發明制造方法的實施例。制造實施例一一種AlSiTi和Si顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其與鋁缸體的組合成形方法，包括液態材料的熔制、鑄造、鑄件后續加工及鋁合金缸體缸套壓鑄成形、后續加工。在Al呈液態時加入Ti、Si，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中自熔體中析出的 AlSiTi和部分Si顆粒在離心力下偏聚在鑄件的外層，部分Si顆粒偏聚在內層。Si含量為 15wt%, Ti含量為6wt. %，以及少量的Cu、Ni、Mg ；離心鑄造過程中，澆注溫度為850°C，模具的預熱溫度為400°C，離心機的旋轉速度為lOOOrmp。鋁缸套鑄件毛坯在車床上進行機械加工，內孔機械車削量l_6mm，切除中間鋁基體層和含初晶Si顆粒的內層，得到本發明的缸套零件。本發明的缸套零件采用高壓鑄造或低壓鑄造，與鋁缸體鑲鑄成一體；然后進行該鑲鑄體的機械加工，缸套內表面加工量0. 5-2. Omm ；對缸套內表面進行珩磨、拋光處理；最后，進行發動機的裝配，得到含本發明的缸套的全鋁合金發動機。制造實施例二一種AlSiTi和Si顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其與鋁缸體的組合成形方法，包括液態材料的熔制、鑄造、鑄件后續加工及鋁合金缸體缸套壓鑄成形、后續加工。
在Al呈液態時加入Ti、Si，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中自熔體中析出的 AlSiTi和部分Si顆粒在離心力下偏聚在鑄件的外層，部分Si顆粒偏聚在內層。Si含量為 15wt. %，Ti含量為6wt. %，以及少量的01、附、1%;離心鑄造過程中，澆注溫度為8501，模具的預熱溫度為400°C，離心機的旋轉速度為3000rmp。鋁缸套鑄件毛坯在車床上進行機械加工，內孔機械車削量l_6mm，切除中間鋁基體層和含初晶Si顆粒的內層，得到本發明的缸套零件。本發明的缸套零件采用高壓鑄造或低壓鑄造，與鋁缸體鑲鑄成一體；然后進行該鑲鑄體的機械加工，缸套內表面加工量0. 5-2. Omm ；對缸套內表面進行珩磨、拋光處理；最后，進行發動機的裝配，得到含本發明的缸套的全鋁合金發動機。本實施例的離心鑄造轉速高于實施例一，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例一，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例一的鋁缸套。制造實施例三一種AlSiTi和Si顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其與鋁缸體的組合成形方法，包括液態材料的熔制、鑄造、鑄件后續加工及鋁合金缸體缸套壓鑄成形、后續加工。在Al呈液態時加入Ti、Si，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中自熔體中析出的 AlSiTi和部分Si顆粒在離心力下偏聚在鑄件的外層，部分Si顆粒偏聚在內層。Si含量為 15wt. %，Ti含量為6wt. %，以及少量的Cu、Ni、Mg;；離心鑄造過程中，澆注溫度為850°C， 模具的預熱溫度為400°C，離心機的旋轉速度為5000rmp。鋁缸套鑄件毛坯在車床上進行機械加工，內孔機械車削量l_6mm，切除中間鋁基體層和含初晶Si顆粒的內層，得到本發明的缸套零件。本發明的缸套零件采用高壓鑄造或低壓鑄造，與鋁缸體鑲鑄成一體；然后進行該鑲鑄體的機械加工，缸套內表面加工量0. 5-2. Omm ；對缸套內表面進行珩磨、拋光處理；最后，進行發動機的裝配，得到含本發明的缸套的全鋁合金發動機。本實施例的離心鑄造轉速高于實施例二，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例二，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例二的鋁缸套。制造實施例四一種AlSiTi和Si顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其與鋁缸體的組合成形方法，包括液態材料的熔制、鑄造、鑄件后續加工及鋁合金缸體缸套壓鑄成形、后續加工。在Al呈液態時加入Ti、Si，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中自熔體中析出的 AlSiTi和部分Si顆粒在離心力下偏聚在鑄件的外層，部分Si顆粒偏聚在內層。Si含量為 24wt. %，Ti含量為12wt. %，，以及少量的01、慰、1%;離心鑄造過程中，澆注溫度為8501， 模具的預熱溫度為400°C，離心機的旋轉速度為lOOOrmp。鋁缸套鑄件毛坯在車床上進行機械加工，內孔機械車削量l_6mm，切除中間鋁基體層和含初晶Si顆粒的內層，得到本發明的缸套零件。本發明的缸套零件采用高壓鑄造或低壓鑄造，與鋁缸體鑲鑄成一體；然后進行該鑲鑄體的機械加工，缸套內表面加工量0. 5-2. Omm ；對缸套內表面進行珩磨、拋光處理；最后，進行發動機的裝配，得到含本發明的缸套的全鋁合金發動機。本實施例的離心鑄造轉速與實施例一相同，而Si含量和Ti含量高于實施例一，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例一，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例一的招紅套。實施例五一種AlSiTi和Si顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其與鋁缸體的組合成形方法，包括液態材料的熔制、鑄造、鑄件后續加工及鋁合金缸體缸套壓鑄成形、后續加工。在Al呈液態時加入Ti、Si，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中自熔體中析出的 AlSiTi和部分Si顆粒在離心力下偏聚在鑄件的外層，部分Si顆粒偏聚在內層。Si含量為 24wt. %, Ti含量為12wt. %，以及少量的Cu、Ni、Mg;離心鑄造過程中，澆注溫度為850°C， 模具的預熱溫度為400°C，離心機的旋轉速度為3000rmp。鋁缸套鑄件毛坯在車床上進行機械加工，內孔機械車削量l_6mm，切除中間鋁基體層和含初晶Si顆粒的內層，得到本發明的缸套零件。本發明的缸套零件采用高壓鑄造或低壓鑄造，與鋁缸體鑲鑄成一體；然后進行該鑲鑄體的機械加工，缸套內表面加工量0. 5-2. Omm ；對缸套內表面進行珩磨、拋光處理；最后，進行發動機的裝配，得到含本發明的缸套的全鋁合金發動機。本實施例的離心鑄造轉速與實施例二相同，而Si含量和Ti含量高于實施例二，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例二，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例二的
招紅套。本實施例的離心鑄造轉速高于實施例四，而Si含量和Ti含量與實施例四相同，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例四，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例四的
招紅套。實施例六一種AlSiTi和Si顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套及其與鋁缸體的組合成形方法，包括液態材料的熔制、鑄造、鑄件后續加工及鋁合金缸體缸套壓鑄成形、后續加工。在Al呈液態時加入Ti、Si，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中自熔體中析出的 AlSiTi和部分Si顆粒在離心力下偏聚在鑄件的外層，部分Si顆粒偏聚在內層。Si含量為 24wt%, Ti含量為12wt%，以及少量的Cu、Ni、Mg ；離心鑄造過程中，澆注溫度為850°C，模具的預熱溫度為400°C，離心機的旋轉速度為5000rmp。鋁缸套鑄件毛坯在車床上進行機械加工，內孔機械車削量l_6mm，切除中間鋁基體層和含初晶Si顆粒的內層，得到本發明的缸套零件。本發明的缸套零件采用高壓鑄造或低壓鑄造，與鋁缸體鑲鑄成一體；然后進行該鑲鑄體的機械加工，缸套內表面加工量0. 5-2. Omm ；對缸套內表面進行珩磨、拋光處理；最后，進行發動機的裝配，得到含本發明的缸套的全鋁合金發動機。本實施例的離心鑄造轉速與實施例三相同，而Si含量和Ti含量高于實施例三，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例三，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例三的
招紅套。本實施例的離心鑄造轉速高于實施例五，而Si含量和Ti含量與實施例五相同，鋁缸套的AlSiTi和Si顆粒體積百分數高于實施例五，因此，鋁缸套的耐磨性優于實施例五的
招紅套。本發明通過改變Si、Ti與Al元素的相對含量，及離心鑄造工藝(如澆溫、模溫、離心轉速等工藝條件)，均可以獲得外層含有大量AlSiTi和Si顆粒，中間層為不含顆粒，最內層含有初晶Si顆粒的鋁合金基體的筒狀鑄件，并且可以實現增強層顆粒體積分數的可設計性和可控制性。 最后需要說明的是，以上實施例僅用于說明本發明的技術方面的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套，其特征在于所述缸套中含有大量的AlSiTi和Si 顆粒，兩種顆粒總體積分數為該氣缸套體積的20-50%。
2.—種權利要求1所述的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套，其特征在于所述缸套基體材料為鋁或鋁基合金。
3.—種權利要求1所述的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套的鑄件毛坯，其特征在于所述缸套的鑄件毛坯在徑向方向上由外層含有AlSiTi和Si顆粒的增強層(1)、不含顆粒的中間基體層O)以及含有初晶Si顆粒的內層(3)三層構成，所述的三層之間通過冶金的方式結I=I O
4.一種權利要求3所述的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套的鑄件毛坯的制造方法，包括液態材料的熔制和離心鑄造，其特征在于缸套基體材料選用Al，并在液態Al合金中加入Si 和Ti形成Al-Si-Ti合金，其中，Si含量為15-2#t. %,Ti含量為6-12wt. %，以及少量的 Cu、Mg，Ni，其余為Al。液態材料澆注進模具后，在離心鑄造筒狀鑄件凝固過程中形成初生 AlSiTi顆粒和初晶Si顆粒，初生AlSiTi顆粒向筒狀鑄件的外層運動，部分初晶Si顆粒在 AlSiTi顆粒的推動下向外層運動，部分初晶Si顆粒向內層運動。離心鑄造過程中，轉速為 1000 5000rpm，澆注溫度為700_950°C，模具預熱溫度為150_450°C。
5.一種權利要求3所述的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套的鑄件毛坯的機械加工方法，其特征在于對離心鑄造制備的缸套鑄件毛坯按缸套幾何尺寸要求進行車削加工，內孔加工量為l_6mm，以去除鑄件毛坯中中間基體層(2)以及內層的初晶Si顆粒層(3)，從而在顆粒增強層(1)中獲得含有初生AlSiTi和Si顆粒的鋁硅鈦合金氣缸套，在缸套內表面暴露出鑄件外層顆粒增強層(1)中的初生AlSiTi和Si顆粒，得到缸套耐磨表面。
6.一種權利要求1和5所述的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套與鋁缸體的組合成形方法， 其特征在于在壓力鑄造鋁合金缸體時將機加工后的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套鑲鑄在鋁缸體中，鋁缸套與鋁缸體通過壓力鑄造得到它們的組合成形體，結合處為冶金結合。
7.—種權利要求6所述的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套與鋁合金缸體的組合成形體的機械加工方法，其特征在于對組合成形體按幾何尺寸要求進行機械加工，對組合成形體的缸套內表面進行粗車、精車，車削加工厚度為0. 5-2. 0mm，然后珩磨、拋光處理，最后裝配活塞、活塞環及其它零件，得到全鋁合金發動機。
全文摘要
一種顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套由鋁合金以及一定含量的Ti和Si構成。在筒狀鑄件凝固過程中，從鋁熔液中析出的AlSiTi顆粒和部分Si顆粒在離心力的作用下向外運動，最終在筒狀鑄件中獲得外層偏聚大量初生AlSiTi顆粒和Si顆粒的偏聚層，部分初晶Si顆粒向內運動，偏聚在內層，中間為不含顆粒的基體層。筒狀鑄件毛坯件經車削內層和中間層后，留下具有高體積分數的AlSiTi和Si顆粒的外層，由此得到顆粒增強鋁合金缸套。該鋁缸套與鋁缸體進行壓力鑄造組合成形，然后經過機械加工和裝配后得到全鋁內燃發動機。本發明獲得的顆粒增強鋁硅鈦合金氣缸套重量輕、顆粒體積百分含量高，具有優良的耐磨性能和耐高溫性能，能提高發動機的工作效率。
文檔編號B22D19/04GK102330612SQ20111030894
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者劉昌明, 呂循佳, 李波, 李靖, 林雪東, 王開, 黃笑宇 申請人:重慶大學