一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋁合金領域，特別是一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前國內外大部分轎車發動機缸體、缸蓋已基本采用高強度鋁合金生產，全鋁合 金的材質，減輕了車身重量同時，還增強了發動機的散熱效果，提高了發動機工作效率，而 且壽命也更長。從節油的角度看，鑄鋁發動機在節油方面的優勢頗受人們關注。因為汽車 的重量每降低，其耗油量能夠降低0. 6%-1 %。為了降低燃料消耗，同時也為了減少汽車尾 氣排放對大氣環境的污染，減輕汽車自重是一個重要的措施。因此，汽車鑄件不斷被輕質鋁 鑄件取代已成為發展趨勢。被用作轎車發動機缸體缸蓋的材料主要有國內的ZL101、ZL104、 ZL702A合金及美國的328.0,法國的A-S5U3,日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統牌號的鋁硅 合金在普通使用性能上已經能滿足使用要求，但是當零件處于復雜的應力狀態時，往往存 在許多不足之處，如力學性能不高，強度不足，或者耐熱性差等，因此對鑄造鋁合金的研宄 和開發具有重要的應用意義。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于提供一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料及其制 備方法。在鑄造鋁合金材料的配方中添加二硼化鈦，通過熔煉與熱處理，與其他合金成分產 生穩定的強化相，細化了合金內部晶粒，從而提高了鋁合金的強度。
[0004] 為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施：
[0005] 一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料，由下列各成分按質量百分比組 成：硅 7. 2-7. 5、鋅 L 2-1. 5、鎂 0· 2-0. 24、鎘 0· 03-0. 05、錫 0· 04-0. 05、二硼化鈦 1-2、鈰 0. 1-0. 2、銀0. 01-0. 012、廢鋁中間合金粉45-50、余量為鋁；
[0006] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份的原料制成：廢鋁肩60-65、錳15-18、銅 1CK12、絡6_8、錯7_9、石墨粉2_3、氯化鈉1. 5_2、冰晶石粉1-1. 5 ;制備方法為：（1)將廢 鋁肩先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑 除去表面的油漬，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐 中，升溫至850°C直至全部熔化，然后降溫至760°C -770°C時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分 鐘，繼續調節爐溫至740°C _750°C，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當爐溫達 到730°C時，將石墨粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻后靜置，保溫靜置40分 鐘；(4)扒去浮渣后將金屬液澆入氣體霧化制粉設備中，制備成粒徑在100μπι以下的粉末 即得。
[0007] 本發明所述一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料，由以下具體步驟制 備而成：
[0008] (1)將除廢鋁中間合金粉、二硼化鈦之外的所有成分各自制成細粉備用，將所有工 具和模具在250°C條件下進行與熱處理，備用；
[0009] (2)將鋁粉加入坩堝電阻爐中，升溫至鋁粉完全熔化后迅速升溫至820°C，然后 將硅粉與二硼化鈦混合，用鐘罩將的分兩次壓入鋁液并且輕輕攪拌，直至全部熔化后迅 速降低爐溫，在760°C _780°C時壓入廢鋁中間合金粉，保溫40-60分鐘，繼續調節爐溫至 730°C -740°C，壓入其余剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；
[0010] (3)將占金屬液質量2-3%的精煉劑用鐘罩壓入金屬液中間高度處，緩慢作圓周 并成傾斜運動，使金屬液均勻翻滾，作用時間約7-9分鐘，靜止5分鐘后，再通過氬氣進行精 煉6-8分鐘，靜置20分鐘，再進行扒渣，扒渣后取樣分析；
[0011] ⑷將成分合格的合金液靜置10-20分鐘后，將合金液澆入已預熱的模具中，冷卻 后取出，采用T6熱處理工藝（工藝條件為：固溶處理為500°C，5. 5小時，時效處理為180°C， 5小時）進行熱處理，最后得到本發明產品。
[0012] 本發明所述的一種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料的制備方法，其特 征在于，所述精煉劑由下列重量份的原料制成：氟化鈉13-16、硝酸鈉18-22、碳粉9-11、三 氧化二硼9-10、氟鈦酸鉀15-18、碳酸氫鈉10-13、六氟鋁酸鈉2-4、氯化鈉8-10、輕質耐火 磚6-8 ;制備方法為：（1)將氟化鈉、硝酸鈉、氯化鈉、氟鈦酸鉀混合均勻后放入高溫電爐中 熔化，然后冷卻凝固，再破碎成200目混合粉末A ; (2)將輕質耐火磚破碎后與除碳酸氫鈉之 外的其余剩余成分共同放入粉碎機中粉碎成200目混合粉末B待用；（3)將混合粉末A與混 合粉末B混合，加入碳酸氫鈉后放入擠出造粒機中造粒；(4)將顆粒在烘箱中干燥120-150 分鐘，溫度控制在230-240°C，冷卻后取出即得。
[0013] 本發明的有益效果是：本發明采用廢鋁肩與錳、銅、鉻等元素熔煉制成廢鋁中間 合金粉，替代部分新鋁作為主要元素，可以提高合金的強度以及耐磨性，而且使用廢鋁肩成 分，降低生產成本；在熔煉工藝后處理階段，添加特殊工藝制成的精煉劑，多孔材質，利于形 成負壓，能夠充分的與金屬液中氣體進行反應，從而達到脫氣的效果；同時可以分離金屬渣 中材質，并分解渣中雜質，使金屬渣干性且松散，易扒除渣。
[0014] 本發明通過研宄，優化合金成分，不僅添加廢鋁中間合金粉，還添加鈰、銀等成分 外，還添加了二硼化鈦，采用科學合理的處理工藝后，能夠提高強化相的穩定性，阻止強化 相的析出和長大，細化晶粒，從而強化了鋁合金的性能，制成的鋁合金材料高強、高熱、熱穩 定性好，可用于制作發動機氣缸蓋。
【具體實施方式】
[0015] 下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0016] -種用于缸蓋的添加二硼化鈦的強化鋁合金材料，由下列各成分按質量百分比組 成：硅 7. 2-7. 5、鋅 L 2-1. 5、鎂 0· 2-0. 24、鎘 0· 03-0. 05、錫 0· 04-0. 05、二硼化鈦 1-2、鈰 0. 1-0. 2、銀0. 01-0. 012、廢鋁中間合金粉45-50、余量為鋁；
[0017] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：廢鋁肩60、錳15、銅10、 鉻6、鋯7、石墨粉2、氯化鈉1. 5、冰晶石粉1 ;制備方法為：（1)將廢鋁肩先用永久磁鐵吸 出其中的鐵制品，然后用鐵網篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑除去表面的油漬，最后 放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐中，升溫至850°C直至 全部熔化，然后降溫至760°C -770°C時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分鐘，繼續調節爐溫至 740°C -750°C，壓入鉻、錯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當爐溫達到730°C時，將石墨 粉、氯化鈉、冰晶石粉加