[发明专利]一种多元合金化铝合金材料、气缸套及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多元合金化铝合金材料、气缸套及其制备方法。该多元合金化多元合金化铝合金气缸套由以下重量百分比的组分组成：硅20％～30％，镁5％～10％，钛0.1％～1％，锆0.1％～1.5％，余量为铝。本发明提供的多元合金化铝合金气缸套，是基于点阵匹配原理，通过适量添加Ti和Zr元素，有效细化Al‑Si‑Mg基体组织，其中Ti元素可以细化铝合金基体，Zr元素可以细化Mg的晶粒尺寸，有利于形成更多的MgSi₂第二相颗粒。该多元合金化铝合金气缸套的配方组成简单，且不含Ni等贵重元素，生产成本较低；各元素配比合理，协同作用，有助于细化铝合金基体组织，提高气缸套的抗拉强度等机械性能。

技术领域

本发明属于多元合金化铝合金气缸套的制备技术领域，具体涉及一种多元合金化铝合金材料、气缸套及其制备方法。

背景技术

随着社会环保意识的不断增强，汽车行业不断推出新的更加严苛的尾气排放标准，给整个汽车领域带来了不小的难题。优化机车设计结构、促进发动机的高效工作及减轻机车车重是解决目前燃油机车降低尾气排放的有效途径。

气缸套作为发动机中的一个关键零部件，决定着发动机的性能与寿命。目前，传统气缸套所用材质多用铸铁材料，虽然其工艺成熟，但铸铁缸套与铝合金活塞材质不同带来了诸多问题，如活塞缸套之间“配缸”间隙的控制，发动机工作过程中的气缸变形“漏气”的现象等。由于铸铁气缸套与铝合金活塞匹配性较差，在长期使用过程中，容易造成缸体和缸套结合强度降低，缸套定位尺寸变化，最终引发发动机缸体漏油、漏气、渗水、能效降低、排放超标等亟待解决的问题。因此，迫切需要改良气缸套材质，以实现发动机的装配过程中实现“无间隙”配缸，从而提高发动机的功率并降低成本。

铝硅合金材料具有优良的铸造性能、较低的热膨胀系数及优越的摩擦学性能，是一种先进的轻质耐磨材料。采用铝硅合金材料制备气缸套，与现行的铝合金活塞的热物理性能相容性好，有望实现汽车发动机的全铝化，其具有优越的抗震降噪及高导热特性等综合正效应，有利于改善活塞“烧顶”热蚀失效现象，降低“拉缸”失效等风险。

国内外开展铝合金缸套的制备技术主要有以下两种方式：一是快速凝固/粉末冶金法制备铝硅合金缸套；二是喷射沉积高硅铝合金缸套。上述两种技术均存在着工艺复杂难于控制而且生产成本高的缺点，因此严重限制了铝合金气缸套的推广应用。

授权公告号为CN101709414B的专利公开了高硅梯度复合铝合金缸套材料及其制备方法，该缸套材料的重量百分比组成为：Si 13.0％-27％、Fe 0.3％-2.0％、Ni 1.5％-5％、Cu 1.5％-4.0％、Mg 0.3％-0.8％、Mn 0.3％-0.8％、V 0.1％-0.5％、Sr 0.05％-0.1％、RE 0.04％-0.1％、P 0.01-0.1％，余量为Al。该铝合金气缸套的配方组成复杂，且贵重元素Ni的用量较大，造成生产成本较高，所得气缸套的抗拉强度等机械性能也有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多元合金化铝合金气缸套，从而解决现有铝合金气缸套的配方组成复杂、抗拉强度有待提高的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述多元合金化铝合金气缸套的制备方法。

本发明同时还提供了一种多元合金化铝合金材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多元合金化铝合金气缸套，由以下重量百分比的组分组成：硅20％～30％，镁5％～10％，钛0.1％～1％，锆0.1％～1.5％，余量为铝。