CN113584362A - 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113584362A
CN113584362A CN202110861823.3A CN202110861823A CN113584362A CN 113584362 A CN113584362 A CN 113584362A CN 202110861823 A CN202110861823 A CN 202110861823A CN 113584362 A CN113584362 A CN 113584362A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
resistant
temperature
corrosion
automobile engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110861823.3A
Other languages
English (en)
Inventor
崔立新
赵晓光
高尚辉
***
崔雷
焦培勇
李成
成凯
王志伟
李明壮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Innovation Alloy Research Institute Co ltd
Shandong Innovation Metal Technology Co ltd
Original Assignee
Shandong Innovation Alloy Research Institute Co ltd
Shandong Innovation Metal Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Innovation Alloy Research Institute Co ltd, Shandong Innovation Metal Technology Co ltd filed Critical Shandong Innovation Alloy Research Institute Co ltd
Priority to CN202110861823.3A priority Critical patent/CN113584362A/zh
Publication of CN113584362A publication Critical patent/CN113584362A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/18—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

本发明属于铝合金材料的技术领域，具体涉及一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法。该铝合金包括如下重量百分比的元素成分：Mn：0.40‑0.50％、Cu：2.5‑3.0％、Zr：0.12‑0.22％、Mg：0.1‑0.2％、Zn：0.1‑0.4％、Fe：0.1‑0.25％、Ti：0.2‑0.3％、Si：0.3‑0.4％、Be：0.05‑0.1％、Ni：0.08‑0.15％、V：0.1‑0.15％、B：0.1‑0.2％、Cr：0.35‑0.4％、Eu：0.05‑0.1％、Er：0.1‑0.15％，余量为Al。该铝合金的制备方法包括如下步骤：配料，合金化，除渣，铸造，热处理。本发明通过调整各元素配比，对铝合金铸锭进行热处理，提高了产品的耐高温和耐腐蚀性等性能。

Description

一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金材料的技术领域，具体涉及一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法。
背景技术
以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。比刚度超过钢，具有良好的铸造性能和塑性加工性能，还具有良好的导电性、导热性、耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。
汽车发动机是为汽车提供动力的机器，是汽车的心脏，影响汽车的动力性、经济性和环保性。铸铝缸体的优势是重量轻，通过减轻重量实现省油。在同等排量的发动机中，使用铝缸体发动机，能减轻20公斤左右的重量，在减轻了车身重量的同时，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。但是，铝容易与燃烧时产生的水发生化学反应，耐腐蚀性远不及铸铁缸体，尤其对温度压强都更高要求的增压引擎更是如此。
发明内容
为了解决铸铝发动机耐高温抗腐蚀性较差的问题，本发明提供了一种汽车发动机用铝合金，该铝合金具有更好的耐高温和耐腐蚀性等机械性能。
一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金，铝合金按质量分数包括以下组分：Mn：0.40-0.50％、Cu：2.5-3.0％、Zr：0.12-0.22％、Mg：0.1-0.2％、Zn：0.1-0.4％、Fe：0.1-0.25％、Ti：0.2-0.3％、Si：0.3-0.4％、Be：0.05-0.1％、Ni：0.08-0.15％、V：0.1-0.15％、Be：0.1-0.2％、Cr：0.35-0.4％、Eu：0.05-0.1％、Er：0.1-0.15％，余量为Al。
进一步的，所述汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金，包括如下重量百分比的元素成分：Mn：0.40％、Cu：2.5％、Zr：0.18％、Mg：0.2％、Zn：0.3％、Fe：0.2％、Ti：0.2％、Si：0.3％、Be：0.1％、Ni：0.1％、V：0.1％、B：0.2％、Cr：0.4％、Eu：0.1％、Er：0.15％，余量为Al。
上述汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金制备方法包括如下步骤：
(1)配料：
将原料按上述重量比例进行称重备料；
(2)合金化：
将称重后的原料置入熔炼炉内进行熔炼，搅拌均匀，制成铝合金液；
(3)除渣：
采用99％纯度的N2与粉末状精炼剂混合吹入铝合金液中进行除渣；
(4)铸造：
将除渣后的铝合金液进行除气处理，经挤压成型，得到铝合金铸锭；
(5)热处理：
将铝合金铸锭进行热处理，即得到汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金。
进一步的，所述步骤(2)中，熔炼温度为765-770℃，熔炼时间为10-15min。
进一步的，所述步骤(3)中，粉末状精炼剂为四氟化硅。
进一步的，所述步骤(4)中，除气处理为将99％纯度的Ar吹入铝合金液中进行除气。
进一步的，所述步骤(5)中，热处理步骤包括：将铝合金铸锭置于200-210℃下保温0.8-1h，然后以4-6℃/min的升温速度升温至270-280℃，保温1.5-2h，再以4-6℃/min的升温速度升温至410-420℃，保温40-50min，空冷至室温，静置1-1.5h，然后再-130～-125℃保温4-4.5min，然后以2-3℃/min的升温速度升温至室温，静置4.5-5h，再在70-75℃水浴中静置1.5-1.6h，除去水分后在70-75℃热空气中干燥35-50min，得到汽车发动机用铝合金。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金，为了实现良好的铸造性能，在铝合金液中加入了硅元素，来增加提高铝液流动性；加入了锰元素，提高了铝合金的耐热性；通过加入其它的元素以及进行合理的配比，本发明得到的铝合金实现了良好的铸造性能，适用于汽车发动机。
本发明中通过控制铝合金中各种元素的含量，选择更优的加热温度和时间，优化了制备工艺，铸造的铝合金具有良好的耐热性以及耐腐蚀性，使用寿命长；经过热处理，改善了合金的微观结构，细化组织结构，进一步提高了铝合金的硬度以及耐高温抗腐蚀性。
本发明提供的汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，操作简单，成本较低，选定了合适的步骤及参数，使材料之间相互结合发挥出了最好的作用，具有很好的应用价值。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金，铝合金按质量分数包括以下组分：Mn：0.40％、Cu：2.5％、Zr：0.18％、Mg：0.2％、Zn：0.3％、Fe：0.2％、Ti：0.2％、Si：0.3％、Be：0.1％、Ni：0.1％、V：0.1％、B：0.2％、Cr：0.4％、Eu：0.1％、Er：0.15％，余量为Al。
上述汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金的制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述重量比例进行称重备料；
(2)将称重后的原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度达到765℃时，熔炼10min，搅拌均匀，制成铝合金液；
(3)采用99％纯度的N2与四氟化硅混合吹入铝合金液中进行除渣；
(4)将99％纯度的Ar吹入除渣后的铝合金液中进行除气处理，经挤压成型，得到铝合金铸锭；
(5)将铝合金铸锭置于210℃下保温1h，以5℃/min的升温速度升温至280℃，保温2h，以5℃/min的升温速度升温至420℃，保温50min，空冷至室温，静置1.5h，然后再-75℃保温4.5min，然后以2℃/min的升温速度升温至室温，静置5h，再在75℃水浴中静置1.6h，除去水分后在70℃热空气中干燥50min，得到汽车发动机用铝合金。
对比例1
对步骤(4)得到的铝合金铸锭不进行步骤(5)的热处理，其它均与实施例1相同。
实施例2
本实施例提供的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金，铝合金按质量分数包括以下组分：Mn：0.45％、Cu：2.8％、Zr：0.2％、Mg：0.15％、Zn：0.3％、Fe：0.2％、Ti：0.25％、Si：0.35％、Be：0.1％、Ni：0.15％、V：0.1％、B：0.15％、Cr：0.35％、Eu：0.1％、Er：0.1％，余量为Al。
上述汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金的制备方法包括如下步骤：
(1)将原料按上述重量比例进行称重备料；
(2)将称重后的原料置入熔炼炉内进行熔炼，当温度达到770℃时，熔炼15min，搅拌均匀，制成铝合金液；
(3)采用99％纯度的N2与四氟化硅混合吹入铝合金液中进行除渣；
(4)将99％纯度的Ar吹入除渣后的铝合金液中进行除气处理，经挤压成型，得到铝合金铸锭；
(5)将铝合金铸锭置于200℃下保温0.8h，以6℃/min的升温速度升温至270℃，保温2h，以6℃/min的升温速度升温至420℃，保温50min，空冷至室温，静置1.5h，然后再-90℃保温4min，然后以3℃/min的升温速度升温至室温，静置4.5h，再在75℃水浴中静置1.5h，除去水分后在75℃热空气中干燥40min，得到汽车发动机用铝合金。
对比例2
在步骤(5)中对铝合金铸锭仅加热至420℃，空冷至室温，其它均与实施例2相同。
对实施例1-2和对比例1-2的铝合金进行耐高温性能测试，测试结果如表1所示。
表1-铝合金耐高温性能测试结果
项目 时间t/s 环境温度℃ 铝合金温度℃
实施例1 30 200 113
实施例2 30 200 118
对比例1 30 200 176
对比例2 30 200 162
通过表1可以看出，实施例1-2的铝合金的耐高温性能明显优于对比例1-2的铝合金，说明了经过一系列的热处理，改善了合金的微观结构，细化了组织结构，进一步提高了铝合金的耐高温性。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金，其特征在于，包括如下重量百分比的元素成分：Mn:0.40-0.50％、Cu:2.5-3.0％、Zr:0.12-0.22％、Mg:0.1-0.2％、Zn:0.1-0.4％、Fe:0.1-0.25％、Ti:0.2-0.3％、Si：0.3-0.4％、Be：0.05-0.1％、Ni:0.08-0.15％、V：0.1-0.15％、B:0.1-0.2％、Cr:0.35-0.4％、Eu:0.05-0.1％、Er:0.1-0.15％，余量为Al。
2.如权利要求1所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金，其特征在于，包括如下重量百分比的元素成分：Mn:0.40％、Cu:2.5％、Zr:0.18％、Mg:0.2％、Zn:0.3％、Fe：0.2％、Ti:0.2％、Si:0.3％、Be:0.1％、Ni:0.1％、V:0.1％、B:0.2％、Cr:0.4％、Eu：0.1％、Er:0.15％，余量为Al。
3.如权利要求1所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配料：
将原料按上述重量比例进行称重备料；
(2)合金化：
将称重后的原料置入熔炼炉内进行熔炼，搅拌均匀，制成铝合金液；
(3)除渣：
采用99％纯度的N2与粉末状精炼剂混合吹入铝合金液中进行除渣；
(4)铸造：
将处理好的铝合金液进行除气处理，经挤压成型，得到铝合金铸锭；
(5)热处理：
将铝合金铸锭进行热处理，得到汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金。
4.如权利要求3所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，熔炼温度为765-770℃，熔炼时间为10-15min。
5.如权利要求3所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，粉末状精炼剂为四氟化硅。
6.如权利要求3所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，除气处理步骤具体为：将99％纯度的Ar吹入铝合金液中进行除气处理。
7.如权利要求3所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，热处理步骤包括：将铝合金铸锭置于200-210℃下保温0.8-1h，然后以4-6℃/min的升温速度升温至270-280℃，保温1.5-2h，再以4-6℃/min的升温速度升温至410-420℃，保温40-50min，空冷至室温，静置1-1.5h。
8.如权利要求7所述的一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金的制备方法，其特征在于，热处理步骤还包括：静置后，在-130～-125℃保温4-4.5min，然后以2-3℃/min的升温速度升温至室温，静置4.5-5h，再在70-75℃水浴中静置1.5-1.6h，除去水分后在70-75℃热空气中干燥35-50min，得到汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金。
CN202110861823.3A 2021-07-29 2021-07-29 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法 Pending CN113584362A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110861823.3A CN113584362A (zh) 2021-07-29 2021-07-29 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110861823.3A CN113584362A (zh) 2021-07-29 2021-07-29 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113584362A true CN113584362A (zh) 2021-11-02

Family

ID=78251648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110861823.3A Pending CN113584362A (zh) 2021-07-29 2021-07-29 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113584362A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103608478A (zh) * 2011-04-15 2014-02-26 法国肯联铝业 高温下性能好的铝铜镁合金
CN108642354A (zh) * 2018-05-31 2018-10-12 铜陵康达铝合金制品有限责任公司 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金型材及其制备方法
CN109306415A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 福特全球技术公司 用于机动车辆发动机应用的具有高温性能的高级铸铝合金
CN110724861A (zh) * 2019-10-28 2020-01-24 桂林航天工业学院 高性能铝合金发动机缸盖及其铸造方法
JP2020090727A (ja) * 2020-03-05 2020-06-11 昭和電工株式会社 耐熱性アルミニウム合金材の製造方法
CN111850365A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 湖南泽宇新材料有限公司 一种铝合金材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103608478A (zh) * 2011-04-15 2014-02-26 法国肯联铝业 高温下性能好的铝铜镁合金
CN109306415A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 福特全球技术公司 用于机动车辆发动机应用的具有高温性能的高级铸铝合金
CN108642354A (zh) * 2018-05-31 2018-10-12 铜陵康达铝合金制品有限责任公司 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀铝合金型材及其制备方法
CN110724861A (zh) * 2019-10-28 2020-01-24 桂林航天工业学院 高性能铝合金发动机缸盖及其铸造方法
JP2020090727A (ja) * 2020-03-05 2020-06-11 昭和電工株式会社 耐熱性アルミニウム合金材の製造方法
CN111850365A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 湖南泽宇新材料有限公司 一种铝合金材料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111549266B (zh) 一种提高车身结构铝合金板材成形性能的组织调控方法
CN104372210B (zh) 一种汽车用低成本高成形性铝合金材料及其制备方法
CN108330419B (zh) 一种Al-Mg-Mn-Er-Zr合金板材的热变形及其稳定化工艺
CN101509091A (zh) 一种高强高韧Al-Zn-Mg-Cu-Sr合金及制备方法
CN102766789B (zh) 一种铝合金的制备方法
CN102865354B (zh) 一种汽车减速箱壳体及其制备工艺
CN111057980B (zh) 一种汽车用高成形性铝合金异构组织的过程调控方法
CN108559875B (zh) 一种用于发动机活塞的高强耐热铝合金材料及其制备方法
CN112695230B (zh) 一种高延伸率耐热铝合金车用零件及其制备方法
CN110894582A (zh) 一种高强度和高导热蠕墨铸铁及其制备方法
CN112048649A (zh) 铝合金及其制备方法和汽车铸件
CN107881427A (zh) 一种塑性优良的低屈服强度覆铝基板
CN115961186A (zh) 压铸铝合金材料及其制备方法和应用
CN107475588B (zh) 一种用于汽车零部件的镁合金
CN109457158B (zh) 一种耐腐蚀稀土镁合金及其制备方法
CN108504973B (zh) 一种舰船用Al-Mg-Si合金的热处理方法
CN113481395A (zh) 一种改进铸造Al-Si系合金导热性能的复合处理方法
CN107099710A (zh) 一种铝铜合金及其铸造方法
CN113584362A (zh) 一种汽车发动机用耐高温抗腐蚀的铝合金及其制备方法
CN105671380A (zh) 一种稀土改性铝合金材料的制备方法
CN107965522B (zh) 一种轴承及其制备工艺
CN112646997B (zh) 一种航空航天用含钪超高强铝合金及其制造方法
CN103526075B (zh) 一种轴承用锌合金
CN109321843B (zh) 一种高强度高塑性冷轧钢板及其制造方法
CN103484723B (zh) 一种锌合金轴承

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211102