一種發動機構件用壓鑄鋁合金及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金加工領域，特別是一種發動機構件用壓鑄鋁合金及其生產方法。
【背景技術】
[0002]近20年來，世界性能源問題變得越來越嚴重，這使得減輕汽車自重、降低油耗成了各大汽車生產廠提高競爭能力的關鍵。據有關數據介紹，汽車重量每減少50kg，每升燃油行駛的距離可增加2km;汽車重量每減輕I %，燃油消耗下降0.6%?I %。鋁具有密度小、耐蝕性好等特點，且鋁合金的塑性優良，鑄、鍛、沖壓工藝均適用，最適合汽車零部件生產的壓鑄工藝。從生產成本、零件質量、材料利用等幾個方面比較，鋁合金已成為汽車生產不可缺少的重要材料;有資料表明，用鋁合金結構代替傳統鋼結構，可使汽車質量減輕30%?40%，制造發動機可減輕30%，制造車輪可減輕50%。采用鋁合金是汽車輕量化及環保、節能、提速和運輸高效的重要途徑之一。
[0003]發動機的氣缸體和缸蓋均要求材料的導熱性能好、抗腐蝕能力強，而鋁合金在這些方面具有非常突出的優勢;但鋁合金與鋼結構相比，在強度方面有所欠缺，因此，提高鋁合金材料的強度、硬度成為研究的重點。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種發動機構件用壓鑄鋁合金及其生產方法，使鋁合金具有優良的機械性能，能廣泛應用于發動機的缸體、框架、油缸等構件上。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案為:
[0006]—種發動機構件用壓鑄鋁合金，其組分及各組分的質量百分比為:Si3.6?6.0%、Mg2.2?2.9%、Cu0.9?I.3%、Fe0.28?0.39%、Sr0.08?0.16%、Zn0.12?0.25% ^Ga0.08?0.10%,Er0.01?0.03%，其他金屬及非金屬的雜質元素總量不超過0.5%,其余為Al。
[0007]優選的，所述發動機構件用壓鑄鋁合金的組分及各組分的質量百分比為:Si4.9%、Mg2.5%、Cul.l%、Fe0.35%、Sr0.13%、Zn0.2%、Ga0.09%、Er0.02%，其他金屬及非金屬的雜質元素總量不超過0.5%,其余為Al。
[0008]—種發動機構件用壓鑄鋁合金的生產方法，包括以下步驟:
[0009](I)熔化:先將純鋁、純鎂、鋁硅合金加入熔煉爐中，加熱至730?750°C并攪拌使合金完全熔化，然后加入電解銅、鋁鐵合金、鋁鋅合金和鎂鍶合金，繼續升溫至770?7800C，待合金元素全部熔化后得鋁合金熔液；
[0010](2)精煉:將鋁合金熔液的溫度調整至750?770 °C，噴入精煉劑進行精煉處理，精煉完成后靜置5?1min，將鋁合金熔液的表面渣扒出，然后升溫至750-760°C，加入細化劑和鋁鎵合金、鋁鉺合金，通入氬氣進行除氣精煉，除氣時間為12?16min，除氣完畢檢驗鋁合金熔液成分，待檢驗合格后進行第二次扒渣，完成精煉過程；
[0011](3)靜置:將精煉后的鋁合金熔液靜置，待鋁合金熔液溫度降至690?710°C ;
[0012](4)壓鑄:將模具的型腔預熱至220?230°C，再將步驟(3)處理后的鋁合金熔液后壓射到模具的型腔中，其中充型開始時的熔液流速為0.26?0.30m/s、鑄造壓力為30?35MPa，充型率超過60 %后，提高熔液的流速至1.7?1.9m/s、鑄造壓力為55?60MPa，直至充型壓鑄結束；
[0013](5)固溶淬火處理:淬火加熱溫度為520?530°C，淬火保溫時間為50?60min，淬火轉移時間< 28s，淬火后停放時間為3.5h;
[0014](6)—級時效處理，溫度為180?190°C，時間為5h; 二級時效處理，溫度為70?800C，時間為3h;完成后得壓鑄鋁合金成品。
[0015]本發明具有以下優點:
[0016](I)通過Al、Mg、Si等元素的合理配比，并特別添加了Ga、Er元素，使鋁合金具有優良的加工性能和較高的導熱系數，且獲得了經變質細化的鋁合金組織，提高了鋁合金的機械性能；
[0017](2)選擇了適當的熔煉和熱處理工藝參數，使生產的鋁合金材料內部無氣孔，在抗拉強度、屈服強度也有大幅提升，且韌性大、抗壓性能好，還具有良好的耐腐蝕性，可以滿足發動機構件的要求。
【具體實施方式】
[0018]以下結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍和應用范圍不限于以下實施例:
[0019]實施例1
[0020]一種發動機構件用壓鑄鋁合金，其組分及各組分的質量百分比為:Si4.9%、Mg2.5% ^Cul.1 % ^Fe0.35% ^Sr0.13% ^Zn0.2% ^Ga0.09% ^Er0.02%，其他金屬及非金屬的雜質元素總量不超過0.5%,其余為Al。
[0021]上述發動機構件用壓鑄鋁合金的生產方法，包括以下步驟:
[0022](I)熔化:先將純鋁、純鎂、鋁硅合金加入熔煉爐中，加熱至730?750°C并攪拌使合金完全熔化，然后加入電解銅、鋁鐵合金、鋁鋅合金和鎂鍶合金，繼續升溫至770?7800C，待合金元素全部熔化后得鋁合金熔液；
[0023](2)精煉:將鋁合金熔液的溫度調整至750?770 °C，噴入精煉劑進行精煉處理，精煉完成后靜置5?1min，將鋁合金熔液的表面渣扒出，然后升溫至750-760°C，加入細化劑和鋁鎵合金、鋁鉺合金，通入氬氣進行除氣精煉，除氣時間為12?16min，除氣完畢檢驗鋁合金熔液成分，待檢驗合格后進行第二次扒渣，完成精煉過程；
[0024](3)靜置:將精煉后的鋁合金熔液靜置，待鋁合金熔液溫度降至690?710°C ;
[0025](4)壓鑄:將模具的型腔預熱至220?230°C，再將步驟(3)處理后的鋁合金熔液后壓射到模具的型腔中，其中充型開始時的熔液流速為0.26?0.30m/s、鑄造壓力為30?35MPa，充型率超過60 %后，提高熔液的流速至1.7?1.9m/s、鑄造壓力為55?60MPa，直至充型壓鑄結束；
[0026](5)固溶淬火處理:淬火加熱溫度為520?530°C，淬火保溫時間為50?60min，淬火轉移時間< 28s，淬火后停放時間為3.5h;
[0027](6) —級時效處理，溫度為185 °C，時間為5h; 二級時效處理，溫度為75 °C，時間為3h ；完成后得壓鑄招合金成品。
[0028]采用上述方法制得的鋁合金，在室溫下測試其性能:拉伸強度為336MPa，屈服強度為221MPa，延伸率為14.9%;另外測得其導熱系數為269胃/111.K。
[0029]實施例2
[0030]一種發動機構件用壓鑄鋁合金，其組分及各組分的質量百分比為:Si3.6%、Mg2.2%、Cu0.9%、Fe0.28%、Sr0.08%、Zn0.12%、Ga0.08%、Er0.01%，其他金屬及非金屬的雜質元素總量不超過0.5%,其余為Al。
[0031](I)熔化:先將純鋁、純鎂、鋁硅合金加入熔煉爐中，加熱至