发动机部件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种由含硅铝合金形成的发动机部件，该发动机部件包括位于一滑动面上的多个初结晶硅粒。该多个初晶硅粒具有不小于约１２μｍ并不大于约５０μｍ的平均晶粒度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种发动机部件，例如一种气缸体或活塞，以及一种制造该发动机部件的方法。更具体地，本专利技术涉及一种由包含硅的铝合金形成的发动机部件，以及一种用于制造该发动机部件的方法。本专利技术还涉及装有这种发动机部件的发动机和机动车辆。
技术介绍
近年来，为减轻发动机的重量，已趋向于使用铝合金来制作气缸体。鉴于气缸体要求具有高强度和高耐磨性，所以期望含有大量硅的铝合金可用于制作气缸体。通常，含有大量硅的铝合金难以铸造，所以使得基于压铸的批量生产变得困难。因此，本专利技术的专利技术人已提出一种能够采用这种铝合金批量生产气缸体的高压压铸技术(见WO2004/002658的小册子)。此技术使得可以批量生产具有足够用于实际应用中的耐磨性和强度的气缸体。然而，根据可能的发动机转速和可能的发动机使用条件，气缸体可能要满足更高的耐磨性和强度要求。例如，在摩托车的情况下，其发动机在7000rpm或更高的转速下工作，从而对气缸体具有相当高的耐磨性和强度要求。
技术实现思路
为克服上述问题，本专利技术的优选实施例提供了一种具有优良耐磨性和强度的发动机部件，以及一种用于制造这种新发动机部件的方法。根据本专利技术一优选实施例的一发动机部件由含硅的铝合金形成，该发动机部件包括位于一滑动面上的多个初结晶硅粒，其中该多个初结晶硅粒具有不小于约12μm并不大于约50μm的平均晶粒度。采用此独特构造，实现了上述优点和方案。在一优选实施例中，该发动机部件还包括分布在多个初结晶硅粒之间的多个共晶硅粒，其中，该多个共晶硅粒具有不大于约7.5μm的平均晶粒度。采用这种独特构造，实现了上述优点和方案。在一优选实施例中，具有前述构造的发动机部件是一气缸体，其中，所述多个初结晶硅粒暴露在气缸孔壁的表面上。可选地，根据本专利技术另一优选实施例的发动机部件由含硅的铝合金形成，该发动机部件包括位于一滑动面上的多个硅晶粒，其中，该多个硅晶粒具有包括至少两个峰值的粒度分布；并且该至少两个峰值包括在不小于约1μm且不大于约7.5μm的晶粒度范围内的第一峰值和在不小于约12μm且不大于约50μm的晶粒度范围内的第二峰值。采用这种独特构造，实现了上述优点和方案。在一优选实施例中，在所述滑动面的面积接近800μm×1000μm的任一矩形区域内，直径约为50μm并不含有晶粒度约0.1μm或更大的任何硅晶粒的圆形区域的数量等于或小于五。在一优选实施例中，铝合金包含不小于约73.4重量％并不大于约79.6重量％的铝；不小于约18重量％并不大于约22重量％的硅；以及不小于约2.0重量％并不大于约3.0重量％的铜。在一优选实施例中，铝合金包含不小于约50重量ppm并不大于约200重量ppm的磷；和不大于约0.01重量％的钙。在一优选实施例中，滑动面具有不低于约60并不高于约80的洛氏硬度(HRB)。根据本专利技术一优选实施例的发动机包括具有前述构造的发动机部件。采用这种独特构造，实现了前述优点和方案。根据本专利技术一优选实施例的气缸体是由铝合金形成的气缸体，该铝合金包含不小于约73.4重量％并不大于约79.6重量％的铝；不小于约18重量％并不大于约22重量％的硅；和不小于约2.0重量％并不大于约3.0重量％的铜，该气缸体包括位于一设置成与一活塞接触的滑动面上的多个初结晶硅粒和分布在该多个初结晶硅粒之间的多个共晶硅粒，其中，该多个初结晶硅粒具有不小于约12μm并不大于约50μm的平均晶粒度，而多个共晶硅粒具有不大于约7.5μm的平均晶粒度；该铝合金包含不小于约50重量ppm并不大于约200重量ppm的磷；和不大于约0.01重量％的钙；并且滑动面具有不低于约60并不高于约80的洛氏硬度(HRB)。采用这种独特构造，实现了前述优点和方案。可选地，根据本专利技术一优选实施例的气缸体是由铝合金形成的气缸体，该铝合金包含不小于约73.4重量％并不大于约79.6重量％的铝；不小于约18重量％并不大于约22重量％的硅；以及不小于约2.0重量％并不大于约3.0重量％的铜，该气缸体包括形成在一与活塞接触的滑动面上的多个硅晶粒，其中，该多个硅晶粒具有包括至少两个峰值的粒度分布；该至少两个峰值包括在不小于约1μm并不大于约7.5μm的晶粒度范围内的第一峰值和在不小于约12μm并不大于约50μm的晶粒度范围内的第二峰值；在滑动面的面积接近800μm×1000μm的任一矩形区域内，直径约为50μm并不含有晶粒度约0.1μm或更大的任何硅晶粒的圆形区域的数量等于或小于五；该铝合金包含不小于约50重量ppm并不大于约200重量ppm的磷；和不大于约0.01重量％的钙；并且滑动面具有不低于约60并不高于约80的洛氏硬度(HRB)。采用这种独特构造，实现了前述优点和方案。可选地，根据本专利技术的一优选实施例的发动机包括具有前述构造的气缸体；和具有一滑动面的活塞，该活塞的滑动面的表面硬度高于该气缸体的滑动面的表面硬度。采用这种独特构造，实现了前述优点和方案。根据本专利技术另一优选实施例的机动车辆包括具有前述构造的发动机。采用这种独特构造，实现了前述优点和方案。根据本专利技术一优选实施例的用于制造用于发动机的滑动部件的方法，包括步骤(a)制备一种铝合金，该铝合金包含不小于约73.4重量％并不大于约79.6重量％的铝；不小于约18重量％并不大于约22重量％的硅；以及不小于约2.0重量％并不大于约3.0重量％的铜；步骤(b)在一模具内冷却该铝合金的熔体以形成模制件；步骤(c)在不低于约450℃并不高于约520℃的温度下对该模制件进行不小于约三个小时并不超过约五个小时的时间段的热处理，然后液体冷却该模制件；和步骤(d)在步骤(c)之后，在不低于约180℃并不高于约220℃的温度下对该模制件进行不小于约三个小时并不超过约五个小时的时间段的热处理，其中，这样进行形成模制件的步骤(b)，即以不低于约4℃/秒并不高于约50℃/秒的冷却速率冷却一滑动面的区域。在一优选实施例中，形成模制件的步骤(b)包括步骤(b-1)在滑动面的所述区域内形成多个初结晶硅粒以使该多个初结晶硅粒具有不小于约12μm并不大于约50μm的平均晶粒度；和步骤(b-2)在多个初结晶硅粒之间形成多个共晶硅粒以使该多个共晶硅粒具有不大于约7.5μm的平均晶粒度。根据本专利技术的各种优选实施例，提供一种具有优良耐磨性和强度的发动机部件以及一种用于制造该发动机部件的方法。从以下参照附图对本专利技术优选实施例的详细说明，本专利技术的其它特征、元件、工艺、步骤、特征及优点将变得更明显。附图说明图1是示意性示出根据本专利技术优选实施例的气缸体100的透视图；图2是气缸体100的滑动面的放大示意图；图3A、3B和3C是用于说明初结晶硅粒的平均晶粒度与气缸体的耐磨性之间的关系的示图；图4是说明制造气缸体100的方法的流程图；图5是示出用于铸造气缸体100的高压压铸设备的示意图；图6A和6B是利用砂型铸造的对比气缸体的滑动面的金相显微镜照片；图7A和7B是通过高压压铸铸造的原型气缸体的滑动面的金相显微镜照片；图8是示出形成在对比气缸体的滑动面上的硅晶粒的粒度分布的图表；图9是示出形成在原型气缸体的滑动面上的硅晶粒的粒度分布的图表；图10是进行耐磨试验之后的对比气缸体的滑动面的放大照片；图11是进行耐磨试验之后的原型气缸体的滑动面的放大照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由含硅的铝合金形成的发动机部件，它包括：位于一滑动面上的多个初结晶硅粒；其中，所述多个初结晶硅粒具有不小于约１２μｍ并不大于约５０μｍ的平均晶粒度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗田洋敬，山县裕，小池俊胜，
申请(专利权)人：雅马哈发动机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]