一种高硅铝合金缸套材料及其制造方法

摘要

本发明涉及到一种高硅铝合金缸套材料，其特征在于包括下述重量组成：Si18.0%～26.0%；Fe2.0%～5.0%；Ni3.0%～7.0%；Cu1.8%～3.0%；Mg0.5%～0.8%；Mn0.5%～0.8%；V0.1%～0.3%；Al余量并且，7%≤Fe＋Ni≤10%，27%≤Fe＋Ni＋Si≤33%。本发明制备得到的高硅铝合金缸套材料及制品，具有高的工艺性能、力学性能以及摩擦学性能特点，其缸套工作面极大化的凸出硬质点相的承力、耐磨与周围凹坑储油、冷却与润滑作用，且对缸套内在颗粒尺寸以及工作面摩擦学形态尺寸的有效控制，其使用效果将更为优越。

主权项

一种高硅铝合金缸套材料，其特征在于包括下述重量组成： 并且，7％≤Fe+Ni≤10％，27％≤Fe+Ni+Si≤33％； 高硅铝合金缸套的制造方法如下： ①按配方配料： 精确配料按照本发明的合金，采用铝硅、铝铁、铝镍、铝铜、铝锰、铝钒中间合金以及纯铝、纯镁炉料，进行定量配料；其中铝硅中间相合金中硅的质量含量为40％，铝铁中间相合金中铁的含量为30％，铝铜中间相合金中铜的含量为50％、铝镍中间相合金中镍的含量为20％、铝锰合金中锰的含量为15％、铝矾合金中钒的含量为15％； ②熔炼、覆盖与精炼： 采用中频感应炉熔炼，熔炼时硅、铁、镍、铜、锰、钒以铝中间合金形式加入，熔化后调整铝液温度为720℃±10℃，加入铝、镁炉料； 覆盖剂的加入，以保护不出现裸露铝液面为准，以保护铝液避免氧化烧损，分别在熔化后、加镁后以及精炼净化后均匀撒入； 精炼净化，调整铝液温度750℃～800℃，加入总炉料重量的0.5％～1.0％的六氯乙烷与氟硅酸钠的精炼熔剂，用钟罩压入铝液中并均匀的搅动，对铝液进行精炼与净化处理，以去除铝液中渣物和有害气体；一直到无气体、气泡逸出为止，静置10～15分钟后扒去渣物，再均匀撒上一层覆盖剂； 所述覆盖剂为钾氯盐和镁氯盐，所述覆盖剂的总用量为总炉料重量的1％～3％； ③喷射沉积： 按步骤②的方法在中频感应熔炼炉中进行合金熔炼、除气与净化处理；达到浇注温度后浇注到漏斗与导流嘴中控制金属流量，进入喷射沉积雾化器中进行喷射沉积，产生高度雾化的高速半固态溅射流，高速溅射沉积到接收底盘上，通过接收底盘向下的移动速度、旋转速度以及与雾化器摆角的匹配，可制备成不同直径大小的圆形锭坯； 控制金属流量浇注参数： 浇注温度：760～860℃ 金属流量：6～8kg/min 喷射沉积参数： 扫描速度：20.9～23.3Hz； 气体流量：16～23Nm³/min； 氮气压力：6.5～9.5atm； 喷射高度：670～730mm； 喷射沉积、接收参数： 接收底盘旋转速度：2.45～3.16r/s； 接收底盘移动速度：0.57～0.70mm/s； ④硅颗粒粗化热处理 将步骤③制备的圆形锭坯送入热处理炉中，在480～500℃下保温2.0～3.5小时； ⑤挤压加工： 经过步骤④处理后，将圆形锭坯切割下料成要求的挤压坯，加热到挤压温度，保温一定时间，送入到挤压机中，在挤压冲头和芯棒共同作用下，挤压成厚壁管坯； 挤压参数： 挤压比：8～14； 挤压速度：1.2～1.5m/min； 挤压温度：400～460℃； 保温时间：按下述方法计算得到： ㈠挤压坯直径或厚度δ≤50mm时，保温时间或δ(min)；㈡挤压坯直径或厚度δ≥100mm时，保温时间或δ(min)；㈢挤压坯直径或厚度δ在50～100mm时，保温时间或δ+0.01(或δ－50)或δ(min)；⑥热处理： 将步骤⑤挤压成形的厚壁管坯切割下料成缸套尺寸要求的材料放入热处理炉中进行固溶处理与时效处理； 固溶处理参数： 固溶温度：480～515℃； 保温时间：1.0～2.5h； 热水淬火温度：60～100℃； 时效处理参数： 时效温度：160～220℃； 保温时间：4.0～12.0h； ⑦机加工与精磨加工： 将经过步骤⑥处理得到的材料进行缸套的机加工与精磨加工： 润滑冷却剂：煤油； 缸套机械成型加工刀头：合金钢或金刚石刀头； 缸套工作面精磨加工刀头：硬质合金或金刚石精磨头； ⑧缸套工作面碱腐蚀加工： 将步骤⑦得到的缸套进行碱腐蚀加工； NaOH水溶液浓度：1％～5％； NaOH水溶液温度：40～50℃； 腐蚀时间：10～60s； 腐蚀方法：试样或样品在NaOH水溶液中摇动或冲洗。