一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁硅合金技術領域，特指一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑。
【背景技術】
[0002]汽車發(fā)動機缸體作為發(fā)動機中最重要的部件之一，其質量約占整車重的18%，結構復雜，壁厚不均勻且最薄處僅為3?5mm，而且在高溫、高壓及潤滑條件不良且有固體微粒和腐蝕介質工況條件下作高速相對運動，零件內(nèi)部產(chǎn)生很大的機械應力和熱應力，同時承受強烈的摩擦磨損。因此，要求汽缸體材料具有良好的綜合性能。
[0003]目前多數(shù)采用鋁硅合金制作汽車發(fā)動機缸體，對于鋁硅合金而言要對硅進行變質處理。Sr對共晶硅變質處理效果較好，且變質有效期長，但是，其變質工藝不易掌握，吸收率低，潛伏期長，鑄件容易出現(xiàn)針孔。關于對Al-Si系列合金的變質報道，一般都要加入稀土，采用和鈉鹽、Sr、Ti等一起復合變質，但這樣增加了生產(chǎn)成本，延長生產(chǎn)周期，而且鈉鹽會對環(huán)境造成污染。采用復合變質，即Sr、T1、B進行復合變質處理，可以綜合多種元素變質的優(yōu)點，彌補一種元素變質的一些缺點，達到提高多元鋁硅合金的綜合性能。本發(fā)明開發(fā)出一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑，其特征為，Sr9_llwt%、Ti4_6wt%、Na2-4 wt%、B0.8-1.5wt%，余為鋁，所述復合變質劑為塊狀合金，熔點范圍500?600°C，復合變質劑加入量范圍為0.5?1.0wt%。
[0005]
【附圖說明】
圖1復合變質對合金磨損失重的影響 X 一一未變質處理，▲一一經(jīng)過復合變質處理
磨損失重結果見圖1，對經(jīng)過復合變質處理和未處理的合金進行磨損試驗，載荷為100N，摩擦對副為45鋼，由圖1不難得出:加入了變質劑的鑄造鋁合金的磨損失重明顯降低，復合變質提高了合金的耐磨性能。由于鋁合金基體較軟，Si相質點對較軟的鋁基體起支撐作用，而復合變質改變了集體中Si相的形態(tài)和分布情況，在載長時間的磨損過程中，相界處裂紋的萌生及擴展引發(fā)Si相的脫離以及Si相本身在大載荷下的破碎脫落，導致合金中有效承載相的失效，可能引起基體的強烈塑性變形，耐磨性能下降。在未變質的Al-Si合金中Si相尺寸較大，片狀多角形貌和團聚現(xiàn)象，這些都不利于對基體的整體有效保護。因此，合金的耐磨性能不高。相反，復合變質后Si相形態(tài)發(fā)生變化且均勻分布較為均勻，可以有效的分擔載荷，阻礙基體的塑性變形，提高了合金的耐磨性能。
[0006]【具體實施方式】實施例。
[0007]多元鋁硅合金成分為，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5 wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45wt%、Zn0.40 ?0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余為 Al。將Al-50wt%Cu, A1-28 wt %Si, Al-1O wt %Mn, Al-10 wt %Cr, Al-1O wt %Ni 等中間合金和純Zn等放入坩堝熔煉爐內(nèi)進行熔煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攪拌并保溫5min后，再壓入純Mg，并輕輕攪拌，讓Mg充分熔化擴散，保溫1min (此時合金液溫度為740?760°C )。用鐘罩將占合金液重量的0.4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至730°C靜置5min后，加入占合金液重量的0.5?1.0wt%復合變質劑進行變質處理，靜置5min后，溫度為720°C進行澆注，澆注到金屬型模具中，澆注試樣尺寸為Φ50 mmX200 mm。在燒注好的試樣上取摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX 10 mmX8 mm。
[0008]摩擦磨損實驗在M-2000摩擦磨損試驗機進行。滑動磨損時，上試樣固定，摩擦時速度可選高速400r/min或低速200r/min?？紤]到多元Al-Si合金硬度較低，高速時沖擊較大，且是干摩擦，本試驗選擇了低速200r/min，這是符合實際情況的。實驗載荷是擠壓彈簧通過杠桿傳遞給上軸并施加給裝在下軸上的摩擦對副,摩擦對副為45鋼，上軸的塊狀試樣固定不動，下軸通過底層的電機帶動摩擦對副旋轉，進行滑動摩擦磨損實驗。磨損實驗條件是在大氣環(huán)境下進行的干滑動摩擦磨損，實驗溫度為室溫(20±10) V ;載荷為100N，滑動速度為200 r/min，磨損時間取10min，20min，30min，40min。摩擦磨損性能見圖1。
[0009]對比例
多元鋁硅合金成分為，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45 wt%、Zn0.40 ?0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余為 Al。將 Al_50wt%Cu，Al-28 wt %Si, Al-10 wt %Mn, Al-10 wt %Cr, Al-10 wt %Ni 等中間合金和純 Zn 等放入i甘堝熔煉爐內(nèi)進行熔煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攪拌并保溫5min后，再壓入純Mg，并輕輕攪拌，讓Mg充分熔化擴散，保溫1min (此時合金液溫度為740?760°C )。用鐘罩將占合金液重量的0.4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至730°C靜置5min后，溫度為720°C進行澆注，澆注到金屬型模具中，澆注試樣尺寸為Φ50mm X200 mm。在燒注好的試樣上取摩擦磨損試樣,摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX 10 mmX8mmD
[0010]摩擦磨損實驗在M-2000摩擦磨損試驗機進行?；瑒幽p時，上試樣固定，摩擦時速度可選高速400r/min或低速200r/min?？紤]到多元Al-Si合金硬度較低，高速時沖擊較大，且是干摩擦，本試驗選擇了低速200r/min，這是符合實際情況的。實驗載荷是擠壓彈簧通過杠桿傳遞給上軸并施加給裝在下軸上的摩擦對副,摩擦對副為45鋼，上軸的塊狀試樣固定不動，下軸通過底層的電機帶動摩擦對副旋轉，進行滑動摩擦磨損實驗。磨損實驗條件是在大氣環(huán)境下進行的干滑動摩擦磨損，實驗溫度為室溫(20±10) V ;載荷為100N，滑動速度為200 r/min，磨損時間取lOmin，20min，30min，40min。摩擦磨損性能見圖1。
【主權項】
1.一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑，其特征為，Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、Na2-4 wt%、B0.8-1.5wt%，所述復合變質劑為塊狀合金，熔點范圍500?600°C，復合變質劑加入量范圍為0.5?1.0wt%o
2.根據(jù)權利要求1所述一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑，多元鋁硅合金加入0.5?1.0wt%復合變質劑處理后，耐磨性能提高100%。
【專利摘要】一種能提高多元鋁硅合金耐磨性的復合變質劑，屬于鋁硅合金技術領域，其特征為，Sr9-11wt%、Ti4-6wt%、Na2-4wt%、B0.8-1.5wt%，余為鋁，所述復合變質劑為塊狀合金，熔點范圍500～600℃，復合變質劑加入量范圍為0.5～1.0wt%。
【IPC分類】C22C1-06, C22C21-00, C22C1-02
【公開號】CN104611583
【申請?zhí)枴緾N201310540125
【發(fā)明人】李曉薇, 司松海, 劉光磊, 楊嵩, 白高鵬
【申請人】鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2013年11月5日