專利名稱：一種鑄造鋁合金的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種新材料的制備方法，特別涉及一種用于制備發動機活塞的鑄造鋁合金的制備方法。
背景技術：
隨著人們的需求及對環境要求的提高，國家對現代的汽車發動機的要求也不斷提高，要求現代的發動機(特別是中、小功率發動機)必須有高功率、高轉速、低油耗、低排放及低噪聲等要求，這對發動機零部件也提出了更高的要求。活塞作為發動機的心臟，工作環境非常惡劣(具有聞溫、聞壓、聞磨擦等)。活塞的材料是活塞品質的基本載體，為了適應現代發動機的要求，只有活塞的材料的性能發生大幅度提升，其他應用的高新技術才能在此基礎上得以充分體現；現有發動機活塞大多采用鑄造鋁合金ZL109材料，但是該材料的高溫抗拉強度、彈性模量、熱傳導率、線性膨脹率、硬度等綜合性能較差，使得發動機活塞工作 性能受限，使用壽命較低。對此，本申請人研制出的ー種新型鑄造鋁合金，其材料力學性能得到了一定的改善(其技術方案詳見由本申請人于2011年6月17日提交的專利申請號為201110164489. 2的專利申請文件所述)。通過將其所得的鋁合金材料具體應用于強動カ發動機活塞，實驗證明，雖然其性能較鑄造鋁合金ZL109材料有更優的力學性能，但仍然不能完全滿足要求，仍然沒有達到預期目標。針對上述不足，需要對發動機活塞的材料進行進一步改進，在發動機活塞惡劣的工作環境下，進ー步提高其綜合力學性能，進ー步延長其使用壽命。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的是提供ー種鑄造鋁合金的制備方法，使其所得鑄造鋁合金材料的綜合力學性能進ー步提高，將其制造發動機活塞，能夠進一歩提高發動機活塞的工作性能，進ー步延長活塞的使用壽命。本發明的目的是通過以下技術方案實現的ー種鑄造鋁合金的制備方法，包括以下步驟A、按如下重量份配備原材料Si 12-14 份，Cu :4. 8-6 份，Mg :0. 5-1. 2 份，Ni :2_3. 5 份，Ti :0. 05-0. 2 份，V :0. 05-0. 2 份，Mn :0. 1-0. 3 份，Zn :0. 1-0. 3 份，鋁錠:74. 3-80. 4 份；；B、將熔煉爐干燥后，按照步驟A所述配比的Cu和Ni放入熔煉爐中，繼續升溫，至Cu和Ni完全熔化；C、加入步驟A所述的鋁錠先投入二分之一的鋁錠，繼續加熱，待其熔化后再加入剩下的二分之ー招錠；D、當鋁錠全部熔化至熔融狀態時，按步驟A所述的配比加入Si，攪拌，使硅粒表面完全覆蓋招液；E、加熱升溫，控制爐膛溫度在850°C _900°C，當熔液變為橘黃色時，用渣瓢進行充分攪拌，確認硅粒、銅和鎳全部熔化后，繼續升溫至1000°c，并進行恒溫保溫3. 5-4小時；F、保溫完畢后加入步驟A中所述的鎂塊、鋅塊、錳、鈦、和釩，另加出渣劑，10-15分鐘后，攪拌鋁液，再次確認鋁液中的硅、銅、鎳和錳、鋅元素全部熔化，充分攪拌均勻；G、最后進行精煉、變質和除氣處理即可。其中，所述鋁錠牌號為A199. 50。其中，所述除渣劑為鈉鹽或鉀鹽。進ー步，步驟F和G之間，還包括步驟Fl :化學成分分析F步驟中最后再次確認鋁液中的硅、銅、鎳和鎂全部熔化，充分攪拌均勻之后，取試樣進行化學成分分析。 本發明的有益效果是采用本發明所述的制備方法，與201110164489. 2專利申請所述技術方案相比，通過對各原料配比進行精確化合理調整，并在其原材料中添加了少量的Mn和Zn成分，在硅粒、銅和鎳全部熔化后，精確控制最佳保溫溫度和保溫時間；使其所得鋳造合金的微觀結構發生了改變，并最終導致所得的鑄造鋁合金的綜合力學性能進ー步提高，與現有鑄造鋁合金ZL109和201110164489. 2的專利申請所述技術方案所得的新型鑄造鋁合金相比，高溫熱疲勞強度有較大幅度的提高；其他常溫抗拉強度、彈性模量、抗彎強度等力學性能均有所提高。將該鑄造鋁合金用于制造發動機活塞，對比臺架實驗證明本方法所得的合金制備的活塞，可以大大提高發動機活塞工作性能，與專利申請號為201110164489. 2所述的合金制備的活塞相比，使用壽命是其I. 5倍以上。具體性能指標對比見下表(國家標準鋁合金ZL109)。所述產品經中國工程物理研究院環境實驗中心鋁合金拉伸性能試驗檢測，各項指標為
權利要求
1.一種鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于包括以下步驟 A、按如下重量份配備原材料Si :12-14 份，Cu 4. 8-6 份，Mg 0. 5-1. 2 份，Ni :2_3· 5 份，Ti 0. 05-0. 2 份，V 0. 05-0. 2份，Mn 0. 1-0. 3 份，Zn 0. 1-0. 3 份，鋁錠74. 3-80. 4 份； B、將熔煉爐干燥后，按照步驟A所述配比的Cu和Ni放入熔煉爐中，繼續升溫，至Cu和Ni完全熔化； C、加入步驟A所述的鋁錠先投入二分之一的鋁錠，繼續加熱，待其熔化后再加入剩下的二分之一招錠； D、當鋁錠全部熔化至熔融狀態時，按步驟A所述的配比加入Si，攪拌，使硅粒表面完全覆蓋招液； E、加熱升溫，控制爐膛溫度在850°C_900°C，當熔液變為橘黃色時，用渣瓢進行充分攪拌，確認硅粒、銅和鎳全部熔化后，繼續升溫至1000°C，并進行恒溫保溫3. 5-4小時； F、保溫完畢后加入步驟A中所述的鎂塊、鋅塊、錳、鈦、和釩，另加出渣劑，10-15分鐘后，攪拌鋁液，再次確認鋁液中的硅、銅、鎳和錳、鋅元素全部熔化，充分攪拌均勻； G、最后進行精煉、變質和除氣處理即可。
2.根據權利要求I所述鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于所述鋁錠牌號為A199.50。
3.根據權利要求I所述鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于所述除渣劑為鈉鹽或鉀鹽。
4.根據權利要求3所述鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于步驟F和G之間，還包括步驟Fl :化學成分分析F步驟中最后再次確認鋁液中的硅、銅、鎳和鎂全部熔化，充分攪拌均勻之后，取試樣進行化學成分分析。
全文摘要
本發明公開了一種鑄造鋁合金的制備方法，包括配料、熔煉、高溫保溫、精煉、變質和除氣等步驟，本發明所述的制備方法，通過對各原料配比進行精確化合理調整，并在其原材料中添加了少量的Mn和Zn成分，在硅粒、銅和鎳全部熔化后，精確控制最佳保溫溫度和保溫時間；使其所得鑄造合金的微觀結構發生了改變，并最終導致所得的鑄造鋁合金的綜合力學性能進一步提高，將該鑄造鋁合金用于制造發動機活塞，可以大大提高發動機活塞工作性能，使用壽命是現有活塞的1.5倍以上。
文檔編號C22C1/02GK102732758SQ201210054630
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者袁云忠 申請人:重慶協成汽車零部件有限公司