[发明专利]铝合金活塞及其制备方法

说明书

本发明提供了铝合金活塞，由铝合金制成，所述铝合金由以下组分构成：Si为8.5％～10.5％、Cu为1％～1.8％、Ni为1％～1.5％、Mg为1.1％～1.6％、Fe为0.05％～0.1％、Mn为0.08％～0.18％、Zn为0.12％～0.25％、Cr为0.02％～0.08％、Ti为0.08％～0.14％，其余Al；所述铝合金活塞的顶面设置有陶瓷膜；本发明的有益效果：陶瓷膜厚度达到阳极氧化膜的2‑3倍；隔热性能好，在相同的隔热试验条件下，隔热膜的隔热温度比阳极氧化膜的隔热温度高15度左右；抗烧蚀性好，耐瞬时高温达2500℃并能够在此高温持续20秒不熔化；陶瓷膜与铝合金基体的结合强度高达40MPa。

技术领域

本发明涉及活塞加工技术领域，尤其涉及铝合金活塞及其制备方法。

背景技术

随着发动机排放法规的升级，内燃机燃烧室的温度和爆压越来越高，特别是以天然气为燃料的内燃机，铝合金活塞在以往的内燃机上应用最为广泛。采用阳极氧化表面处理工艺处理是铝合金活塞提升其顶部耐热性的方法之一，该工艺使铝合金活塞的燃烧室、顶部表面生成一层非晶Al₂O₃氧化层，以提高其耐热性。但此工艺生成的Al₂O₃氧化膜，膜厚比较小，低于50微米，导致此类活塞仍然时常发生熔顶、开裂等重大故障，从而严重影响了发动机的可靠性。

采用钢质活塞是解决上述问题的另外一个方法，虽然钢材耐高温性能优良，但其较高的密度也带来了运动惯量大、活塞销孔承压大、相关运动副摩擦磨损恶化、成本高等负面影响。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了铝合金活塞及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

铝合金活塞，由铝合金制成，所述铝合金由以下组分构成：Si为8.5％～10.5％、Cu为1％～1.8％、Ni为1％～1.5％、Mg为1.1％～1.6％、Fe为0.05％～0.1％、Mn为0.08％～0.18％、Zn为0.12％～0.25％、Cr为0.02％～0.08％、Ti为0.08％～0.14％，其余Al；所述铝合金活塞的顶面设置有陶瓷膜。

上述铝合金活塞的制备方法，包括以下步骤：

S1熔炼铸锭

在温度为700℃～800℃下熔炼，并在温度为380℃～420℃下采用半连续铸造方法制备得到圆柱形铸锭；

S2挤压成坯

先对S1中得到的铸锭进行预热，对预热后的铸锭采用反向挤压法加工，得到中间料；

S3锻造

先对S2中得到的中间料进行二次预热；对预热后的毛坯料进行锻造，得到模压毛坯料；

S4机加成型

对S3中得到的模压毛坯料进行机械加工，得到活塞形体；

S5淬火

对S4中得到的活塞形体进行淬火，得到活塞模锻件；

S6表面处理

对S5中制得的活塞模锻件的活塞顶面进行微弧氧化表面处理，形成80-180μm的陶瓷膜；

S7封孔

对经过S6表面处理后的活塞模锻件进行封孔处理，得到活塞成品。

作为上述技术方案的改进，S2挤压成坯中预热温度为350-450℃，预热时间为4-6h。

作为上述技术方案的改进，S3锻造中二次预热的温度为450℃～480℃，预热时间为1h～3h。