[发明专利]一种发动机端盖

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机端盖，属于合金材料技术领域。

背景技术

发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器(如：汽油发动机、航空发动机)。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。发动机端盖性能的好坏对其能否正常工作以及其使用寿命的影响很大。因此这就要求发动机端盖不仅具有良好机械性能和力学性能，且具有良好的耐热性、耐腐蚀性、散热性等。

发明内容

本发明目的是为了提供一种机械性能较好、耐磨损、耐腐蚀的发动机端盖。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种发动机端盖，所述发动机端盖包括由铝合金制成的本体和本体表面的铬镀层，所述的铝合金组成元素及质量百分比为：Si：7.5-8.8％，Mg：0.25-0.4％，Mn：0.75-1.0％，Cu：0.5-2.5％，Zn：1.1-2.0％，Fe：1.1-1.6％，Ni：0.05-0.2％，Cr：0.1-0.25％，Sc：0.05-0.12％，As：0.02-0.05％，Y：0.005-0.025％，B：0.05-0.12％，且Si/Fe：5-7，余量为Al及不可避免的杂质，所述的铬镀层的厚度为10-25μm。

本发明发动机端盖的镀铬层中由本体到镀层表面方向其硬度值逐渐升高，呈梯度变化，本发明将铬镀层的厚度控制在10-25μm之间进一步改善镀层与本体的结合强度，从而可以提高镀层的综合性能，如耐磨性、耐腐蚀性。且在本发明的发动机端盖中，本体在普通铝合金的基础上，加入适量的Cr、Sc、As、Y、B，并提高Mg、Mn的含量，降低Cu、Zn、Fe的含量，通过这些成分之间产生的协同作用，得到具有良好的力学性能和机械性能的发动机端盖本体，显著提高发动机端盖的耐磨性、耐腐蚀性以及耐热性，进而提高发动机端盖的使用寿命。

在本发明发动机端盖本体铝合金中，铁和硅形成β-FeSiAl₃、Fe₂Si₂Al₉相。当铁和硅比例不当，如Si/Fe大于7，会引起铸件发动机端盖产生裂纹，若铁含量过高即Si/Fe小于5，则会使铸件发动机端盖产生脆性。铝合金强度随着Mn含量增加而提高，但其含量过高会产生脆性化合物MnA1₆，在后续加工中容易产生开裂，本发明适当提高Mn含量既保证铝合金的强度又有较好的塑性，还提高铝合金的抗腐蚀性能。因为本发明中添加了0.75-1.0％的Mn，会降低Mg的含量，所以本发明中适量提高了Mg的含量用以强化铝合金，降低铝合金的热裂倾向，进一步改善铝合金的耐腐蚀性能。Cr与Mn在合金中形成弥散相，抑制合金的再结晶和晶粒长大，对铝合金起强化作用，还能改善铝合金的韧性和耐腐蚀性能。在本发明中若Cr含量大于0.22％，Cr对铝合金的增强作用就不再显著。但在本发明的铝合金中Mg的含量过高，否则通过后续的加工起不到强化作用。本发明降低了Zn的含量，通过与其他元素，如Mn、Cu等共同作用，提高铝合金的抗拉强度、屈服强度和耐蚀性。B具有使铝合金晶体结构细化的效果，而微细晶体结构可以提高铝合金的强度，另外B还可有效提高铝合金的强度和延伸性能，并使得铝合金具有较好的抗疲劳强度和热性能，填补铝合金表层缺陷。本发明铝合金中还加入Y和钪，细化晶体结构，铝合金组织晶粒逐渐被细化，抗拉强度和伸长率逐渐提高。钪在铝合金中同时具有过渡族金属和稀土金属这两类金属的作用，不仅能够显著细化铸态合金晶粒、提高再结晶温度从而提高铝合金的强度和韧性，而且能显著改善铝合金的耐热性、抗蚀性、和热稳定性。本发明铝合金中还加入有0.02-0.05％As，进一步提高发动机端盖的强度，若As含量超过0.05％，则会导致铝合金变脆，严重影响发动机端盖的加工性能。

作为优选，所述的铝合金组成元素及质量百分比为：Si：7.8-8.5％，Mg：0.28-0.35％，Mn：0.8-0.92％，Cu：0.8-2.2％，Zn：1.5-1.8％，Fe：1.2-1.5％，Ni：0.08-0.15％，Cr：0.15-0.22％，Sc：0.08-0.10％，As：0.02-0.03％，Y：0.01-0.022％，Ti：0.08-0.20％，B：0.06-0.10％，且Si/Fe：5-7，余量为Al及不可避免的杂质。