[发明专利]低塑性钪铝合金活塞材料配比及熔炼工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制作铝合金活塞材料的配比及熔炼工艺，特别是一种含有钪元素的铝合金活塞材料配比及熔炼工艺。

背景技术

内燃机中往复运动的活塞与缸套是一对摩擦副。活塞在高温环境下既要有足够抗拉强度满足传递动力的要求，又要具有很强的耐磨性和热稳定性，一旦活塞超值磨损必然恶化内燃机工作状态，如输出功率降低，尾气超标排放等。随着制造业的发展，内燃机已向高速化发展，用于制造活塞的传统铝硅合金和铝锌合金已不能满足高速内燃机的使用要求。

发明内容

本发明主要针对现有技术的铝合金活塞材料耐磨性不够强，耐热性差等不足，提出一种通过添加稀土元素改性而获得抗拉强度高、耐热性好、耐磨性强且铸造性能优的低塑性钪铝合金活塞材料，该材料配比合理，熔炼工艺简单。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

低塑性钪铝合金活塞材料配比，它含有AL、Mg、Cu、Si、Fe、Mn、Ni、Zn等金属成分。其改进之处在于：配比中还含有稀土元素Sc。各金属成分的重量百分比为0.1～0.3％的Mg、1.5～3.5％的Cu、9.5～10％的Si、0.3～0.8％的Fe、0.2～0.4％的Mn、0.1～0.3％的Ni、0.1～0.3％的Zn和0.05～0.1％的Sc，余量均为AL。

低塑性钪铝合金活塞材料熔炼工艺，按重量百分比称取各金属成分，分类存放，将Cu、Mg、Fe、Si、Mn和AL混合成A组分，再将Ni和Zn混合成B组份，将Sc定为C组份。其改进之处在于：先将A组份加入反射炉内熔化，炉温为850±10℃，顺序加入B组份，搅拌20±2分钟，再加入C组份，继续搅拌10±2分钟，然后将钪铝合金熔液转入到坩埚电阻炉内作820±5℃的保温，保温时间为15～30分钟，然后在760±10℃条件下浇铸成低塑性钪铝合金活塞的坯料。

本发明中所述稀土元素Sc为白色粉末状，其纯度为≥99.99％，稀土含量≥99％。

本发明与现有技术相比，主要区别是配比中设有对铝有很强的弥散性Sc，熔炼后期掺入的Sc与铝合金熔液反应，生成化合物相，使晶粒细化，显著改善铝合金活塞的抗拉强度、硬度、塑性、抗蚀性和热稳定性。

附图说明

附图是本发明工艺路线图。

具体实施方式

低塑性钪铝合金活塞材料配比按重量百分比称取，其中有0.1～0.3％的Mg、1.5～3.5％的Cu、9.5～10％的Si、0.3～0.8％的Fe、0.2～0.4％的Mn、0.1～0.3％的Ni、0.1～0.3％的Zn和0.05～0.1％的Sc，其余均为AL。所述Sc为白色粉末状，其纯度为≥99.99％，稀土含量≥99％。低塑性钪铝合金活塞材料熔炼工艺如下：

一、备料及混合

1、按重量百分比称取各金属成分，分类存放；

2、将Cu、Mg、Fe、Si、Mn、AL混合，作为A组份；

3、再将Ni和Zn混合，作为B组份；

4、将Sc作为C组份。

二、熔炼

1、先将A组份加入反射炉内熔化，炉温为850±10℃；

2、顺序加入B组份，搅拌20±2分钟；

3、再加入C组份，继续搅拌10±2分钟；

4、然后将钪铝合金熔液转入到坩埚电阻炉内作820±5℃的保温，保温时间为15～30分钟。

三、浇铸成形

最后在760±10℃条件下浇铸成形。

实施例1：

按低塑性钪铝合金活塞材料配比配1000kg炉料，配比为重量百分比，分别取1kgMg、15kgCu、95kgSi、3kgFe、2kgMn、1kgNi、1kgZn和0.5kgSc，取881.5kgAL。接着将Cu、Mg、Fe、Si、Mn、AL混合，作为A组份单独存放。再将Ni和Zn混合，作为B组份单独存放。将Sc作为C组份单独存放。熔炼时先将A组份加入反射炉内熔化，炉温为845±5℃，接着将B组份投入到A组份溶液中，搅拌18分钟，再将C组份投入到A+B组份溶液中，继续搅拌8分钟。最后再将钪铝合金溶液转入到坩埚电阻炉内作820±5℃的保温，保温时间为15分钟。

实施例2：