本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种铝合金气缸盖。
背景技术：
缸盖在内燃机属于配气机构，主要是用来封闭汽缸上部，构成燃烧室。并做为凸轮轴和摇臂轴还有进排气管的支撑。主要是把空气吸到汽缸内部，火花塞把可燃混合气体点燃,带动活塞做功，废气从排气管排出。
随着汽车工业的发展，家用轿车迅速普及，其节油性能日益受到了人们的重视。通过使用轻质材料和合理的结构设计，降低整车质量，能够有效降低油耗，汽车整车质量降低1％，可以节油0.6％～1.0％，运动部件轻量化节油效果更为明显。发动机是汽车的核心部件，其质量约占整车质量的20％～30％，而缸体缸盖是发动机中结构最复杂、质量最大的铸件，约占发动机质量的25％～35％。因此缸体缸盖的轻量化，对发动机及整车质量的降低和节油降耗都有着重要意义。
铝合金作为新型轻质材料，应用到发动机缸体缸盖后，不仅能使质量减轻，还能提高发动机的导热性能，从而提高发动机的安全性能。但发动机缸盖中集油道、水道、气道于一身，结构非常复杂，且运行中要承受高温、高压的作用，工作条件恶劣。这要求缸盖材料具有很高的室温性能与高温性能。
燃气在燃烧室内爆燃时，室内气体温度瞬间高达1100℃以上，这种高温循环热冲击反复作用于燃烧室内壁。而在汽油发动机燃烧室内产生的压力峰值高达7MPa，这个压力直接作用于气缸盖的燃烧室部位。因此，气缸盖在发动机工作过程中的特点是：处于高温状态下工作，承受较大的热冲击作用和产生应力集中。
如何调整优化缸盖的化学成分，进而改善其室温与高温性能，对发动机缸盖的生产有积极的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种铝合金气缸盖，能够耐高温，承受更大的冲击力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝合金气缸盖，其上部设置有凸轮轴或双凸轮轴，下部与气缸体、活塞组成燃烧室；前端设置有时规齿轮及其壳，后端设置水泵；一端设置有进气道，另一端设置有排气道，罝于凸轮轴室的油道通过缸盖与缸体相连；水道环绕着进气道、排气道、燃烧室，并与缸体相连。
所述气缸盖采用Al-Si-Cu-Mg-Nb合金，其中Si含量为3-10wt％，Cu含量为1-5wt％，Mg含量为0.2-1wt％，Nb含量为0.5-1.5wt％，Al余量。
在Al-Si-Cu-Mg-Nb合金中，Cu能与Al形成强化相Al2Cu，热处理后一部分Al2Cu在晶内析出，能起到强化作用。当Cu含量较小时，增加含量能够使晶内析出的Al2Cu相增多，从而起到提高材料强度的作用，Cu含量大于3.5％后，晶内析出的Al2Cu相随Cu含量的增加不再增多，但残留在晶界的Al2Cu相却明显增多，影响晶粒间的结合强度，进而降低材料的强度。因为Al2Cu既能在晶内析出起到强化作用，又能残留在晶粒间降低晶粒的结合程度，所以Cu含量对合金强度的影响存在一个极大值。
室温下，材料的抗拉强度随着Cu含量的增大而先增大后减小，伸长率呈下降趋势；高温(250℃)下，抗拉强度随Cu含量的增大而先增大后减小，伸长率也呈相同的趋势。综合来看，Cu含量为3.5％时材料的力学性能最佳。
Al-Si-Cu-Mg-Nb合金组织中除了α-Al、Si和Al2Cu相之外，还会生成Mg2Si、Al2CuMg、AlxMg5Si4Cu4(W相)和Al5Mg8Si2Cu6(Q相)等弥散强化相，这些相大都属于硬脆的金属间化合物。热处理后，这些强化相可以大量溶解，并弥散析出亚稳定相，亚稳定相可以与Al基体形成共格，从而引起晶格畸变，对金属中的位错运动产生阻碍作用。相比传统的ZL107合金(Al-Si-Cu)，Al-Si-Cu-Mg合金中的弥散强化相无论从种类上还是数量上，都会明显增加，从而提高材料的强度，但同时也在一定程度上降低了材料的塑性。
优选的，Mg含量为0.3-0.4％。添加Mg能够明显提升合金强度，其中室温强度最大增幅为17.79％，高温强度最大增幅为20.39％，但伸长率会有所下降。室温下，Mg含量从0增大到0.3％的过程中，材料强度呈上升趋势，伸长率保持稳定，当大于0.3％后，强度和伸长率都稍微有些下降；高温(250℃)下，材料强度随Mg含量的增大而上升，伸长率下降。含0.3％Mg的合金室温强度增幅最大，为17.79％；含0.4％Mg的合金高温强度增幅最大，为20.39％。综合考虑，Mg含量为0.3％～0.4％时，合金综合力学性能最佳。
所述Al-Si-Cu-Mg合金的力学性能，需要测室温性能和高温性能。室温性能是将热处理后的材料按照GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》加工成试样，用CSS-55100型高低温电子万能试验机测其抗拉强度和伸长率；高温性能按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验》加工试样，也用上述测试机测试材料在250℃下的抗拉强度与伸长率。其室温抗拉强度超过360MPa，伸长率介于3.8-4.6％；其250℃下抗拉强度超过280MPa，伸长率介于3.0-4.5％之间。
本发明的铝合金气缸盖，通过对结构和材料性能的改进，改善了其室温与高温性能，能够耐高温，承受更大的冲击力。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种铝合金气缸盖，其上部设置有凸轮轴或双凸轮轴，下部与气缸体、活塞组成燃烧室；前端设置有时规齿轮及其壳，后端设置水泵；一端设置有进气道，另一端设置有排气道，罝于凸轮轴室的油道通过缸盖与缸体相连；水道环绕着进气道、排气道、燃烧室，并与缸体相连。
所述气缸盖采用Al-Si-Cu-Mg-Nb合金，其中Si含量为8wt％，Cu含量为5wt％，Mg含量为0.2wt％，Nb含量为0.5wt％，Al余量。
室温性能是将热处理后的材料按照GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》加工成试样，用CSS-55100型高低温电子万能试验机测其抗拉强度和伸长率；高温性能按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验》加工试样，也用上述测试机测试材料在250℃下的抗拉强度与伸长率。
测试表明，其室温抗拉强度为378MPa，伸长率介于4.3％；其250℃下抗拉强度为312MPa，伸长率为3.7％。
实施例2
一种铝合金气缸盖，其上部设置有凸轮轴或双凸轮轴，下部与气缸体、活塞组成燃烧室；前端设置有时规齿轮及其壳，后端设置水泵；一端设置有进气道，另一端设置有排气道，罝于凸轮轴室的油道通过缸盖与缸体相连；水道环绕着进气道、排气道、燃烧室，并与缸体相连。
所述气缸盖采用Al-Si-Cu-Mg-Nb合金，其中Si含量为7wt％，Cu含量为3.5wt％，Mg含量为0.35wt％，Nb含量为1.5wt％，Al余量。
室温性能是将热处理后的材料按照GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》加工成试样，用CSS-55100型高低温电子万能试验机测其抗拉强度和伸长率；高温性能按照GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验》加工试样，也用上述测试机测试材料在250℃下的抗拉强度与伸长率。
测试表明，其室温抗拉强度为412MPa，伸长率介于4.2％；其250℃下抗拉强度为342MPa，伸长率为4.0％。
上述实施例表明，本发明的铝合金汽车缸盖采用特定的合金组成，善了其室温与高温性能，能够耐高温，承受更大的冲击力。