一种铝硅合金活塞制造技术

本发明专利技术公开了一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si 22‑26％，Cu 0.5‑2.5％，Mg 0.3‑1.2％，Mn 0.2‑0.6％，Ti 0.2‑0.4％，Zn 0.15‑0.25％，Al余量。本发明专利技术的活塞克服了传统Si‑Al合金活塞尺寸稳定性差、抗咬合负载能力差，高温时产生体积的不可逆膨胀的缺陷。

Aluminum silicon alloy piston

The invention discloses a silicon Aluminum Alloy piston, the piston with silicon Aluminum Alloy eutectic silicon Aluminum Alloy, which according to the weight percentage of Si 22 26%, Cu 0.5 2.5%, Mg 0.3 1.2%, Mn 0.2 0.6%, Ti 0.2 0.4%, Zn 0.15 0.25%, Al margin. The invention overcomes the piston piston size stability of traditional Si Al alloy, scuffing load capacity is poor, the volume of irreversible expansion of the defect at high temperature.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机
，尤其涉及一种铝硅合金活塞。
技术介绍
零部件材料轻量化的一项重要措施就是以铝代钢。铝合金具有比重轻、易成型、比强度高、耐腐蚀性好等特点，作为轻金属广泛应用于汽车零部件上。而以Si为主加元素，辅助添加Cu、Mg等元素的Al-Si合金，不但比重比传统铝合金更轻，且具有良好的高温强度、耐磨性、耐热性和较低的热膨胀系数等优点，是代替铁基材料制备发动机活塞的理想材料，应用前景十分广阔。亚共晶和共晶Al-Si合金克服了AlCu系合金热膨胀系数大、密度大的缺点，己经广泛应用于汽车和摩托车活塞的生产上。然而，该两类合金在实际应用中存在的致命问题是活塞尺寸稳定性差、抗咬合负载能力差，高温时产生体积的不可逆膨胀从而导致“咬缸”现象的发生，使得发动机无法正常工作。由于上述在使用性能上不可避免的缺陷，亚共晶和共晶铝硅合金作为活塞材料的应用己经越来越不能满足现代发动机高速轻量化的要求。在共晶铝硅合金的基础上，提高Si含置得到高硅过共晶铝硅合金，合金的高温力学性能、耐磨性、尺寸稳定性和抗咬合性能均有大幅度的提高。因此，加强过共晶铝硅合金从而提高活塞的使用性能、满足不断提高的发动机性能的要求，具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种硅铝合金活塞，能够使得活塞克服传统Si-Al合金活塞尺寸稳定性差、抗咬合负载能力差，高温时产生体积的不可逆膨胀。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si22-26％，Cu0.5-2.5％，Mg0.3-1.2％，Mn0.2-0.6％，Ti0.2-0.4％，Zn0.15-0.25％，Al余量。通过对过共晶Al-Si合金的研究发现，当Si含量为22-26％时，合金凝固时具有最小的凝固收缩率。Al-Si合金的磨损率随着Si含量的增加先下降后升高，未变质的铝硅合金磨损率最低点在Si含量21％左右，而变质过的铝硅合金最低点在26％左右。因此本专利技术将Si含量确定在22-26％，优选23-24％。Al-Si合金中单独加入少量的Mg形成Mg2Si强化相。淬火时，Mg2Si融入α固溶体中，时效处理后又形成弥散相析出，使得α固溶体的结晶点阵发生畸变，从而强化合金，显著提高强度，但合金延伸率会下降。Cu可以提高铝合金的硬度和高温力学性能，其固溶作用还可以提高铝合金的抗疲劳强度。但由于Cu的化学电位比Al高，易产生晶间腐蚀与应力腐蚀，降低铝合金的耐蚀性。在本专利技术中，同时加入Cu和Mg，在铝合金中形成W强化相(AlxMg5Si4Cu4)，相比Mg2Si和CuAl2相，W相的强化效果最好，能大幅促进合金力学性能的提高。但Cu和Mg在Al-Si合金中的总量过少，强化效果就小，但总量过高，又使得合金的塑性变差。因此本专利技术选择Cu0.5-2.5％，Mg0.3-1.2％。在本专利技术中，Mn用来消除Fe的有害作用。同时，Mn含量在本专利技术的0.2-0.6％范围内，还能增加合金塑性。由于Fe在合金中容易与Si、Al形成针状β-FeSiAl5相，严重割裂合金基体，降低合金强韧性。Mn能使合金中Fe从针片状β-Fe相变成为细密的骨骼状α-Fe相，减少危害。在本专利技术中，Ti用来细化晶粒，改善合金的力学性能和塑性，并发生包晶反应形成α(Al)相。但Ti含量不能太大，否则多余的Ti会生成游离态的TiAl3，聚集后使得材料的力学性能下降。本专利技术的所述活塞的结构及铸造方法，是本领域的已知技术，本专利技术不再对其赘述。本专利技术通过选取特定成分的合金来制造铝硅合金活塞，使得其室温强度达到240MPa以上，300℃高温强度达到160MPa以上，硬度达到140-150HBS，能够符合活塞的要求。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si22％，Cu0.5％，Mg1.2％，Mn0.2％，Ti0.2％，Zn0.15％，Al余量。经检测，使得其室温强度达到240MPa以上，300℃高温强度达到160MPa以上，硬度达到140-150HBS，能够符合活塞的要求。实施例2一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si23.5％，Cu2.5％，Mg0.5％，Mn0.4％，Ti0.4％，Zn0.25％，Al余量。经检测，使得其室温强度达到240MPa以上，300℃高温强度达到160MPa以上，硬度达到140-150HBS，能够符合活塞的要求。实施例3一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si26％，Cu2.5％，Mg1.2％，Mn0.6％，Ti0.4％，Zn0.25％，Al余量。经检测，使得其室温强度达到240MPa以上，300℃高温强度达到160MPa以上，硬度达到140-150HBS，能够符合活塞的要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si 22‑26％，Cu 0.5‑2.5％，Mg 0.3‑1.2％，Mn 0.2‑0.6％，Ti 0.2‑0.4％，Zn 0.15‑0.25％，Al余量。

【技术特征摘要】
1.一种硅铝合金活塞，所述硅铝合金活塞采用过共晶硅铝合金，其中按质量百分比计Si22-26％，Cu0.5-2.5％，Mg0.3-1.2％，Mn0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张达明，
申请(专利权)人：无锡市明盛强力风机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32