[其他]共晶鋁硅銅鎂鎳碲系活塞鋁合金

在審

• 申請號: 101985000002457
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102457B
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發明（設計）人: 黃積榮;曹文龍;姜淑艷;杜艷玲
• 申請（專利權）人: 陜西機械學院
• 代理公司: 陜西機械學院專利事務所
• 代理人: 倪金榮;楊引雪

本發明屬于活塞鑄造鋁合金，是在ＺＬ１０９的基礎上，采用了碲微合金化或碲和銻復合微合金化的技術措施。其成分為Ｓｉ１１～１３％，Ｃｕ０．５～１．５％，Ｍｇ０．８～１．５％，Ｎｉ１．０～２．５％，以及Ｔｅ０．００１～０．２００％或者Ｔｅ０．００１～０．２００％和Ｓｂ０．１～０．２％，Ｍｎ＜０．６％，Ｆｅ＜０．５％，Ｚｎ＜０．２％，Ｓｎ＜０．１％，Ｐｂ＜０．０５％，其余為其它雜質和Ａｌ。

本發明屬于鑄造鋁合金材料。

目前，汽車用活塞廣泛采用含Cu、Mg、Ni的共晶鋁硅系合金。Si量為8～13%，這是低膨脹系數鋁合金。因為含有Ni所以合金的耐熱性較好，尤其在200℃以上，含Ni的合金性能比不含Ni的合金性能優越。所以，在大馬力柴油與汽油車上基本上采用此類合金。對活塞而言，長期處于300～350℃的溫度下工作，因此盡量降低活塞的線膨脹系數，提高其高溫機械性能與耐磨性是工程技術人員的三大課題。目前降低活塞線膨脹系數的方法有二：采用過共晶Al-Si系活塞合金或采用鑄鐵活塞。但是這二種方法使活塞機加工或鑄造工藝變得很困難。對鑄鐵活塞而言，為了減輕重量必須盡量減少壁厚，這對小型汽車活塞是十分困難的事。為了提高活塞合金的高溫機械性能，本發明采用了加碲或加碲和銻微合金化或復合微合金化的方法，從而達到了提高室溫和高溫機械性能，降低膨脹系數和提高耐磨性的三重效果。此法簡便易行，效果好。

目前使用的Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金，我國有ZL109（Si11～13%，Cu0.5～1.5%，Mg0.7～1.3%，Ni0.5～1.5%，Mn0.2～0.7%，其余為Al），日本有AC8A（Si11～13%，Cu0.8～1.3%，Mg0.7～1.3%，Ni1.0～2.5%，Ti在0.2%以下，其余為Al），美國有SAE321，西德有Nural3210，法國有A-912UN，其Si-Cu-Mg-Ni的含量基本上是一樣的。

本發明的要點是在ZL109的基礎上，還含有Te0.001～0.200%或者Te0.001～0.200%和Sb0.1～0.2%，可使用與ZL109相同的原材料和熔煉設備配制而成。其化學成分的范圍可控制在：

ZLAlSi12CuMgNi2Te：Si11～13%，Cu0.5～1.5%，Mg0.8～1.5%，Ni1.0～2.5%，Te0.001～0.200%，雜質元素允許含量范圍為Mn＜0.6%，Fe＜0.5%，Zn＜0.2%，Sn＜0.1%，Pb＜0.05%，其余為其它雜質和Al。

ZLAlSi12CuMgNi2TeSb：Si11～13%，Cu0.5～1.5%，Mg0.8～1.5%，Ni1.0～2.5%，Te0.001～0.200%，Sb0.1～0.2%，雜質元素允許含量范圍為Mn＜0.6%，Fe＜0.5%，Zn＜0.2%，Sn＜0.1%，Pb＜0.05%，其余為其它雜質和Al。

本發明的合金由于是在ZL109活塞合金中還含有微量的碲或碲和銻，所以在鑄造及熱處理以后從活塞本體上取樣，進行各種性能測試，結果表明：線膨脹系數減小了，達到過共晶Al-Si系活塞合金的水平;室溫及高溫機械性能顯著提高。本發明合金的線膨脹系數在20～200℃的范圍內與ZL109，AC8A，Ar25相比下降2×10^-6右，甚至比過共晶Al-Si活塞合金Mahlel38低得多。在20～300℃范圍內比ZL109，AC8A，Ar25小1×10^-6/℃，達到了Mahle138活塞合金的水平。本發明合金的室溫強度比AC8A和Mahle高20～70%，高溫強度比這兩種合金也有較大提高。

本發明的合金還具備這樣一些特點：鑄造性能優越，熔煉過程中吸氣傾向小，針孔度級別約比ZL109合金低2級左右，合金液經過加Te后，在長時間澆注過程中氧化很輕，在熔煉溫度下保溫8小時或重熔三次合金性能不變;材質耐磨性好;切削加工性能比ZL109合金進一步改善，活塞加工后表面光潔度比ZL109合金高2左右。

本發明合金適用于制造高速大馬力柴油、汽油發動機活塞。