一种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金领域，特别是一种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内外大部分轿车发动机缸体、缸盖已基本采用高强度铝合金生产，全铝合 金的材质，减轻了车身重量同时，还增强了发动机的散热效果，提高了发动机工作效率，而 且寿命也更长。从节油的角度看，铸铝发动机在节油方面的优势颇受人们关注。因为汽车 的重量每降低，其耗油量能够降低0. 6%-1 %。为了降低燃料消耗，同时也为了减少汽车尾 气排放对大气环境的污染，减轻汽车自重是一个重要的措施。因此，汽车铸件不断被轻质铝 铸件取代已成为发展趋势。被用作轿车发动机缸体缸盖的材料主要有国内的ZL101、ZL104、 ZL702A合金及美国的328.0,法国的A-S5U3,日本的A4CB铝合金等。虽然传统牌号的铝硅 合金在普通使用性能上已经能满足使用要求，但是当零件处于复杂的应力状态时，往往存 在许多不足之处，如力学性能不高，强度不足，或者耐热性差等，因此对铸造铝合金的研宄 和开发具有重要的应用意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料及其制 备方法。在铸造铝合金材料的配方中添加二硼化钛，通过熔炼与热处理，与其他合金成分产 生稳定的强化相，细化了合金内部晶粒，从而提高了铝合金的强度。
[0004] 为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
[0005] 一种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料，由下列各成分按质量百分比组 成：硅 7. 2-7. 5、锌 L 2-1. 5、镁 0· 2-0. 24、镉 0· 03-0. 05、锡 0· 04-0. 05、二硼化钛 1-2、铈 0. 1-0. 2、银0. 01-0. 012、废铝中间合金粉45-50、余量为铝；
[0006] 所述废铝中间合金粉由下列重量份的原料制成：废铝肩60-65、锰15-18、铜 1CK12、络6_8、错7_9、石墨粉2_3、氯化钠1. 5_2、冰晶石粉1-1. 5 ;制备方法为：（1)将废 铝肩先用永久磁铁吸出其中的铁制品，然后用铁网筛筛掉其中的尘土和砂子，再用清洁剂 除去表面的油渍，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)将表面处理后的废铝加入坩埚电阻炉 中，升温至850°C直至全部熔化，然后降温至760°C -770°C时用钟罩压入铜、锰，保温30分 钟，继续调节炉温至740°C _750°C，压入铬、锆，搅拌均匀后保温静置20分钟；（3)当炉温达 到730°C时，将石墨粉、氯化钠、冰晶石粉加入到金属液中，搅拌均匀后静置，保温静置40分 钟；(4)扒去浮渣后将金属液浇入气体雾化制粉设备中，制备成粒径在100μπι以下的粉末 即得。
[0007] 本发明所述一种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料，由以下具体步骤制 备而成：
[0008] (1)将除废铝中间合金粉、二硼化钛之外的所有成分各自制成细粉备用，将所有工 具和模具在250°C条件下进行与热处理，备用；
[0009] (2)将铝粉加入坩埚电阻炉中，升温至铝粉完全熔化后迅速升温至820°C，然后 将硅粉与二硼化钛混合，用钟罩将的分两次压入铝液并且轻轻搅拌，直至全部熔化后迅 速降低炉温，在760°C _780°C时压入废铝中间合金粉，保温40-60分钟，继续调节炉温至 730°C -740°C，压入其余剩余成分，搅拌均匀后保温静置30分钟；
[0010] (3)将占金属液质量2-3%的精炼剂用钟罩压入金属液中间高度处，缓慢作圆周 并成倾斜运动，使金属液均匀翻滚，作用时间约7-9分钟，静止5分钟后，再通过氩气进行精 炼6-8分钟，静置20分钟，再进行扒渣，扒渣后取样分析；
[0011] ⑷将成分合格的合金液静置10-20分钟后，将合金液浇入已预热的模具中，冷却 后取出，采用T6热处理工艺（工艺条件为：固溶处理为500°C，5. 5小时，时效处理为180°C， 5小时）进行热处理，最后得到本发明产品。
[0012] 本发明所述的一种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料的制备方法，其特 征在于，所述精炼剂由下列重量份的原料制成：氟化钠13-16、硝酸钠18-22、碳粉9-11、三 氧化二硼9-10、氟钛酸钾15-18、碳酸氢钠10-13、六氟铝酸钠2-4、氯化钠8-10、轻质耐火 砖6-8 ;制备方法为：（1)将氟化钠、硝酸钠、氯化钠、氟钛酸钾混合均匀后放入高温电炉中 熔化，然后冷却凝固，再破碎成200目混合粉末A ; (2)将轻质耐火砖破碎后与除碳酸氢钠之 外的其余剩余成分共同放入粉碎机中粉碎成200目混合粉末B待用；（3)将混合粉末A与混 合粉末B混合，加入碳酸氢钠后放入挤出造粒机中造粒；(4)将颗粒在烘箱中干燥120-150 分钟，温度控制在230-240°C，冷却后取出即得。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明采用废铝肩与锰、铜、铬等元素熔炼制成废铝中间 合金粉，替代部分新铝作为主要元素，可以提高合金的强度以及耐磨性，而且使用废铝肩成 分，降低生产成本；在熔炼工艺后处理阶段，添加特殊工艺制成的精炼剂，多孔材质，利于形 成负压，能够充分的与金属液中气体进行反应，从而达到脱气的效果；同时可以分离金属渣 中材质，并分解渣中杂质，使金属渣干性且松散，易扒除渣。
[0014] 本发明通过研宄，优化合金成分，不仅添加废铝中间合金粉，还添加铈、银等成分 外，还添加了二硼化钛，采用科学合理的处理工艺后，能够提高强化相的稳定性，阻止强化 相的析出和长大，细化晶粒，从而强化了铝合金的性能，制成的铝合金材料高强、高热、热稳 定性好，可用于制作发动机气缸盖。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0016] -种用于缸盖的添加二硼化钛的强化铝合金材料，由下列各成分按质量百分比组 成：硅 7. 2-7. 5、锌 L 2-1. 5、镁 0· 2-0. 24、镉 0· 03-0. 05、锡 0· 04-0. 05、二硼化钛 1-2、铈 0. 1-0. 2、银0. 01-0. 012、废铝中间合金粉45-50、余量为铝；
[0017] 所述废铝中间合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：废铝肩60、锰15、铜10、 铬6、锆7、石墨粉2、氯化钠1. 5、冰晶石粉1 ;制备方法为：（1)将废铝肩先用永久磁铁吸 出其中的铁制品，然后用铁网筛筛掉其中的尘土和砂子，再用清洁剂除去表面的油渍，最后 放入烘箱烘干水分待用；（2)将表面处理后的废铝加入坩埚电阻炉中，升温至850°C直至 全部熔化，然后降温至760°C -770°C时用钟罩压入铜、锰，保温30分钟，继续调节炉温至 740°C -750°C，压入铬、错，搅拌均匀后保温静置20分钟；（3)当炉温达到730°C时，将石墨 粉、氯化钠、冰晶石粉加