[发明专利]一种高热强度铝硅合金材料及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高热强度铝硅合金材料及其制造方法，其技术方案要点是包括按质量百分比的成分：Si：8.5～10％；Cu：3.0～4.5％；Ni：2.0～3.0％；Mg：1.0～2.5％；Zr:0.05～0.3％；Ti：0.05～0.3％；Er：0.05～0.3％；Pt：0.05～0.23％，剩余成分为Al，本发明具有更好的高温抗蠕变性能，更佳的高热强度，细化晶粒，金相组织更加均匀的优点。

技术领域

本发明涉及高强度合金及其制备领域，特别涉及一种高热强度铝硅合金材料及其制造方法。

背景技术

铝硅合金是很重要的一种工业合金，广泛地应用于航空、交通、建筑、汽车等重要行业。不管是航空、航海还是陆上交通，都离不开发动机，活塞被称为发动机的心脏，它是发动机中最重要的零件之一。活塞在发动机中经受着高温、高压的热负荷和机械负荷，传统铝硅合金不能这种严苛的环境中长时间使用，传统铝硅合金的高温性能不足严重制约活塞的发展，故开发出高热强度铝硅合金材料十分必要。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高热强度铝硅合金材料及其制造方法，具有更好的高温抗蠕变性能，更佳的高热强度，细化晶粒，金相组织更加均匀的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高热强度铝硅合金材料，包括按质量百分比的成分：

Si：8.5～10％；Cu：3.0～4.5％；Ni：2.0～3.0％；Mg：1.0～2.5％；Zr:0.05～0.3％；Ti：0.05～0.3％；Er：0.05～0.3％；Pt：0.05～0.23％，剩余成分为Al。

进一步的，包括按质量百分比的成分：Zr:0.08～0.16％。

进一步的，包括按质量百分比的成分：Er:0.08～0.15％。

进一步的，包括按质量百分比的成分：Ti:0.08～0.16％。

一种制备高热强度铝硅合金材料的制造方法，包括以下步骤：

S1：准备各组分配制铝液，并且准备模具；

S2：将铝液注入到模具中凝固成型，成型之后得到铸件；

S3：铸件淬火；

S4：铸件回火。

进一步的，在步骤S2中，首先将铝液加热到760℃经模具浇道平稳充型至内腔。

进一步的，在步骤S3中，铸件放入水箱中进行淬火。

进一步的，在步骤S3中，水箱温度范围控制在60-80℃，水箱的水位控制在铸件销孔中心处。

进一步的，在步骤S4中，将铸件放入烘箱中，以230℃的温度条件回火15h。

进一步的，在步骤S4中，铸件回火后硬度控制在105-140HB。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.材料中锆和铝形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，铝基体中发生再结晶形核时，AlgZr质点又能起到阻碍作用，能够很好地钉扎晶界和位错，使得合金的再结晶行为得到抑制，最终达到细化晶粒。

2.Ti可在合金中形成TiAlz相，成结晶时的非自发核心，显著地细化了铸造组织，进一步提高材料的机械性能。

3.Er在材料中产生AlgEr相，其晶格常数与AI十分接近,熔点为1067℃，因而具有较高的热稳定性，Al3Er相的晶格常数接近于Al,故可以与Al基体共格，成为形核核心，从而提高形核率，也可以继续生-长成粗大的初生相Al3Er，阻碍晶粒继续生长，能够有效地细化晶粒，提高材料性能。