專利名稱：一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及金屬合金及其制備技術領域，尤其涉及一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料及其制備方法。
背景技術：
掃雪車主要應用于天寒下大雪的北方。當大學妨礙到道路交通的時候，就必須運用掃雪車清掃掉道路上的積雪。目前掃雪車發動機的活塞壁要求做的越來越薄了，這就對活塞材料的強度提出了非常高的要求。現有技術中的鋁合金的活塞材料中各元素在鋁合金中的重量百分比為 Cu 2. 0-3. 5%, Si 11. 25-13. 25%,Mg 0-0. 5%, Fe O. 4-1. 05%,Ni 0-0. 5%,Ti 0-0. 15%, Mn O. 1-0. 35%, Cr O. 01-0. 15%, Zn 0-3. 0%, Sn 0-0. 1%，PbO-O. 2%，余量為 AL。現有技術中的鋁合金活塞材料不能滿足讓活塞壁既做的薄又能滿足高強度的要求。市場急需研發出一種抗拉強度高、屈服強度高、伸長率好、硬度好、體積穩定性高的活塞材料。

發明內容
本發明的目的是提供一種抗拉強度高、屈服強度好、硬度高，同時伸長率好的高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料。為實現上述目的，本發明的技術方案為一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料，其主要成分為AL，還含有Cu，Si，Mg，Fe，Ni，Ti，Mn，Cr，Zn，Sn，Pb，Bi元素，其中各元素在鋁合金中的重量百分比如下
Cu:3.5-4. 5%，S1:13. 5-14. 5%Mg:O.05-0. 25%Fe:O.4-1. 05%，N1:1.5-2. 5%，T1:O.05-0. 15%Mn:O.1-0. 35%，Cr:O.01-0. 15%Zn:O.05-1%，Sn:O.01-0. 1%，Pb:O.01-0. 2%，B1:O.01-0. 08%
除以上成分外，其余成分為AL，各成分的總量之和為100%。所述鋁合金中的Pb、Sn和Bi三種元素的重量之和占鋁合金的總重量的百分比小于等于O. 25%。本發明的另一目的是提供 一種高銅高鎳鋁合金活塞材料的制備方法，其制備步驟如下1)、在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解，加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后除去表層雜質，再加入占鋁錠總重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，再次攪拌40-60次后除去鋁液表層的浮渣；
2)、將除渣后的鋁液繼續加熱至730-750°C，把鋁合金中除AL外的Cu，Si，Mg，Fe,Ni，Ti，Mn，Cr，Zn，Sn，Pb，Bi按各自的重量百分比，混合均勻后加入熔煉爐中，攪拌鋁液3_5分鐘；
3)、將鋁液繼續加熱至780-800°C，加入占鋁錠重量O.2-0. 3%的磷復合變質劑進行細化變質處理；
4)、將細化變質處理后的熔融的鋁液送到保溫爐內，在780-800°C下保溫50-70分鐘，再加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的高溫除渣劑進行除渣處理，然后進行除氣精煉處理；
5)、將初期精煉后的鋁液靜置6-10分鐘，然后進行金屬型液態模鍛澆注活塞毛坯，所述澆注溫度為780-800°C ；
6)、對活塞毛坯進行T5處理。更進一步，所述T5處理包括將活塞毛坯在216±5°C下保溫2-2. 5小時。本發明采用以上技術方案，按照各元素的重量比例進行液態模鍛鋁合金，采用T5處理工藝，優化了 Cu、S1、Mg等元素在鋁合金中的含量，使鋁合金活塞材料的機械性能大大提高，其常溫抗拉強度達到303MPa以上，屈服強度達到268MPa以上，伸長率達到95. OHB以上，體積穩定性控制在O. 017%以內，并且本發明的鋁合金活塞材料的制造工藝簡單、成本低。
具體實施例方式本發明高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料的主要成分為AL，還含有Cu，Si，Mg，Fe，Ni，Ti，Mn，Cr，Zn，Sn，Pb，Bi元素，其中各元素在鋁合金中的重量百分比如下
Cu: 3.5-4.5%,
S1: 13. 5-14. 5%,
Mg: O. 05-0. 25%,
Fe: O. 4-1. 05%,
N1: 1.5-2.5%,
T1: O. 05-0. 15%,
Mn: O. 1-0. 35%,
Cr: O. 01-0. 15%,
Zn: O. 05-1%,
Sn: O. 01-0. 1%,
Pb: O. 01-0. 2%,
B1: O. 01-0. 08%,
除以上成分外，其余成分為AL，各成分的總量之和為100%。所述 鋁合金中的Pb、Sn和Bi三種元素的重量之和占鋁合金的總重量的百分比小于等于O. 25%。上述的雜質中Cr6+含量小于O. 1%, Hg含量小于O. 1%,多溴二苯醚PBDE含量小于O. 1%，多溴聯苯PBB含量小于O. 1%，Cd含量小于O. 01%。實施例1 :
利用所述元素制造鋁合金活塞材料的步驟如下
1)、在熔煉爐中按重量百分比加入78kg鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解，加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后除去表層雜質，再加入占鋁錠總重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，再次攪拌40-60次后除去鋁液表層的浮渣；
2)、將除渣后的鋁液繼續加熱至730-750°C，把鋁合金中除AL外的Cu4kg, Si 14kg,MgO. 15kg, Fe O. 725kg, Ni 2kg, Ti 0. lkg, Mn 0. 225kg, Cr 0. lkg, Zn 0. 5kg, Sn 0. 05kg, Pb 0.lkg, Bi 0.05kg按各自的重量百分比，混合均勻后加入熔煉爐中，攪拌鋁液3-5分鐘；
3)、將鋁液繼續加熱至780-800°C，加入占鋁錠重量O.2-0. 3%的磷復合變質劑進行細化變質處理；
4)、將細化變質處理后的熔融的鋁液送到保溫爐內，在780-800°C下保溫50-70分鐘，再加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的高溫除渣劑進行除渣處理，然后進行除氣精煉處理；
5)、將初期精煉后的鋁液靜置6-10分鐘，然后進行金屬型液態模鍛澆注活塞毛坯，所述澆注溫度為780-800°C ；
6)、對活塞毛坯進行T5處理。更進一步，所述T5處理包括將活塞毛坯在216±5°C下保溫2-2. 5小時。實施例2
利用所述元素制造鋁合金活塞材料的步驟如下
I )、在熔煉爐中按重量百分比加入75. 17kg鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解，加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后除去表層雜質，再加入占鋁錠總重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，再次攪拌40-60次后除去鋁液表層的浮渣；
2)、將除渣后的鋁液繼續加熱至730-750°C，把鋁合金中除AL外的Cu4.5kg，Si14. 5kg, Mg O. 25kg, Fe1. 05kg, Ni 2. 5kg, Ti 0. 15kg, Mn 0. 35kg, Cr 0. 15kg, Zn lkg, Sn0. lkg, Pb 0.01kg, Bi 0.08kg按各自的重量百分比，混合均勻后加入熔煉爐中，攪拌鋁液3-5分鐘；
3)、將鋁液繼續加熱至780-800°C，加入占鋁錠重量O.2-0. 3%的磷復合變質劑進行細化變質處理；
4)、將細化變質處理后的熔融的鋁液送到保溫爐內，在780-800°C下保溫50-70分鐘，再加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的高溫除渣劑進行除渣處理，然后進行除氣精煉處理；
5)、將初期精煉后的鋁液靜置6-10分鐘，然后進行金屬型液態模鍛澆注活塞毛坯，所述澆注溫度為780-800°C ；
6)、對活塞毛坯進行T5處理。更進一步，所述T5處理包括將活塞毛坯在216±5°C下保溫2-2. 5小時。實施例3:
利用所述元素制造鋁合金活塞材料的步驟如下
I)、在熔煉爐中按重量百分比加入80. 62kg鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解，加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后除去表層雜質，再加入占鋁錠總重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，再次攪拌40-60次后除去鋁液表層的浮渣；2)、將除渣后的鋁液繼續加熱至730-750°C，把鋁合金中除AL外的Cu3.5kg，Si13. 5kg, Mg O. 05kg, Fe O. 4kg, Ni1. 5kg, Ti1. 5kg, Mn 0. lkg, Cr 0. 01kg, Zn 0. 05kg, Sn
0.01kg，Pb 0.2kg，Bi 0.0lkg按各自的重量百分比，混合均勻后加入熔煉爐中，攪拌鋁液3-5分鐘；
3)、將鋁液繼續加熱至780-800°C，加入占鋁錠重量O.2-0. 3%的磷復合變質劑進行細化變質處理；
4)、將細化變質處理后的熔融的鋁液送到保溫爐內，在780-800°C下保溫50-70分鐘，再加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的高溫除渣劑進行除渣處理，然后進行除氣精煉處理；
5)、將初期精煉后的鋁液靜置6-10分鐘，然后進行金屬型液態模鍛澆注活塞毛坯，所述澆注溫度為780-800°C ；
6)、對活塞毛坯進行T5處理。更進一步，所述T5處理包括將活塞毛坯在216±5°C下保溫2-2. 5小時。上述用磷復合變質劑進行細化變質處理為將磷復合變質劑用鐘罩壓入鋁液中，壓入鋁液的深度為鋁液深度的2/3左右，等待15-20秒后取出鐘罩，將鋁液攪拌20-30次即可。

上述除氣精煉處理為保溫爐的底部設有石墨轉子，往保溫爐內的石墨轉子通入氮氣，石墨轉子高速旋轉將氮氣打成細小且分布均勻的小氣泡，氮氣氣泡從保溫爐的鋁液底部上浮的過程中，因為氮氣氣泡內的氫分壓為零，因此氮氣氣泡周圍的氫氣自動向氮氣氣泡內擴散，從而通過氮氣氣泡將鋁液中的氫氣帶出鋁液。本發明的低溫除渣劑為市售產品，購買于張家港市溶劑二廠，牌號為L型低溫除渣劑。本發明的高溫除渣劑為市售產品，購買于張家港市溶劑二廠，牌號為N406。本發明的磷復合變質劑為市售產品，購買于張家港市溶劑二廠，牌號為T3-813。本發明采用以上技術方案，按照各元素的重量比例進行液態模鍛鋁合金，采用T5處理工藝，使鋁合金活塞材料的機械性能大大提高，其常溫抗拉強度達到303MPa以上，屈服強度達到268MPa以上，伸長率達到95. OHB以上，體積穩定性控制在O. 017%以內，并且本發明的鋁合金活塞材料的制造工藝簡單、成本低。
權利要求
1.一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料，其特征在于其主要成分為AL，還含有Cu，Si，Mg，Fe，Ni，Ti，Mn，Cr，Zn，Sn，Pb，Bi元素，其中各元素在鋁合金中的重量百分比如下Cu: 3.5-4.5%,S1: 13. 5-14. 5%,Mg: O. 05-0. 25%,Fe: O. 4-1. 05%,N1: 1.5-2.5%,T1: O. 05-0. 15%,Mn: O. 1-0. 35%,Cr: O. 01-0. 15%,Zn: O. 05-1%,Sn: O. 01-0. 1%,Pb: O. 01-0. 2%,B1: O. 01-0. 08%,除以上成分外，其余成分為AL，各成分的總量之和為100%。
2.根據權利要求1所述的一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料，其特征在于所述鋁合金中的Pb、Sn和Bi三種元素的重量之和占鋁合金的總重量的百分比小于等于O. 25%。
3.根據權利要求1或2所述的一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料的制備方法，其特征在于其制備方法的步驟如下1)、在熔煉爐中按重量百分比加入鋁錠，加熱至580-600°C，鋁錠熔解，加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，將鋁液攪拌40-60次后除去表層雜質，再加入占鋁錠總重量O. 1-0. 2%的低溫除渣劑，再次攪拌40-60次后除去鋁液表層的浮渣；2)、將除渣后的鋁液繼續加熱至730-750°C，把鋁合金中除AL外的Cu，Si，Mg，Fe,Ni，Ti，Mn，Cr，Zn，Sn，Pb，Bi按各自的重量百分比，混合均勻后加入熔煉爐中，攪拌鋁液3_5分鐘；3)、將鋁液繼續加熱至780-800°C，加入占鋁錠重量O.2-0. 3%的磷復合變質劑進行細化變質處理；4)、將細化變質處理后的熔融的鋁液送到保溫爐內，在780-800°C下保溫50-70分鐘，再加入占鋁錠重量O. 1-0. 2%的高溫除渣劑進行除渣處理，然后進行除氣精煉處理；5)、將初期精煉后的鋁液靜置6-10分鐘，然后進行金屬型液態模鍛澆注活塞毛坯，所述澆注溫度為780-800°C ；6)、對活塞毛坯進行T5處理。
4.根據權利要求3所述的一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料的制備方法，其特征在于所述T5處理包括將活塞毛坯在216±5°C下保溫2-2. 5小時。
全文摘要
本發明公開一種高銅高鎳液態模鍛鋁合金活塞材料，其主要成分為AL，還含有Cu，Si，Mg，Fe，Ni，Ti，Mn，Cr，Zn，Sn，Pb，Bi元素，其中各元素在鋁合金中的重量百分為Cu:3.5-4.5%,Si:13.5-14.5%,Mg:0.05-0.25%,Fe:0.4-1.05%,Ni:1.5-2.5%,Ti:0.05-0.15%,Mn:0.1-0.35%,Cr:0.01-0.15%,Zn:0.05-1%,Sn:0.01-0.1%,Pb:0.01-0.2%,Bi:0.01-0.08%,除以上成分外，其余成分為AL，各成分的總量之和為100%。本發明的活塞材料的抗拉強度和屈服強度高。
文檔編號C22F1/043GK103060625SQ201310013848
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者薛玉田 申請人:福州鉅全汽車配件有限公司