一种用于汽车发动机高性能铸造的AlSi7Cu0.5Mg合金及其生产工艺的制作方法

本发明涉及铝合金，具体地说，它涉及一种用于汽车发动机高性能铸造的alsi7cu0.5mg合金及其生产工艺。

背景技术：

1、铝合金是一种工业中被广泛应用的合金材料，铝元素通过与其他元素的结合，衍生出多种多样的铝合金材料，如铝硅合金、铝镁合金、铝锌合金等，由于铝合金的性能优异，在各行业中都得到长足的发展，现在铝合金在航空航天、建筑、汽车有重要作用。

2、在汽车行业，铝合金得到广泛应用，从汽车保险杠、车身以及发动机都需要用到各式各样的铝合金，在汽车发动机的生产中发展出了铝合金发动机，具有重量轻、降低燃耗的优势，汽车发动机作为汽车的核心部件，常规铝合金不能满足使用条件，现提出一种用于制造汽车发动机的高性能合金材料。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于汽车发动机高性能铸造的alsi7cu0.5mg合金及其生产工艺，提出一种铝硅镁铜合金，具有具有良好的机械性能，其强度高、重量轻、耐热性好，采用铝硅镁铜合金制成的铸件结构强度高、使用寿命长。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于汽车发动机高性能铸造的alsi7cu0.5mg合金，该合金由以下按质量百分比的成分构成：硅：6.5-7.5％、铁：≤0.15％、铜：0.48-0.55％、锰：0.05-0.10％、镁：0.37-0.45％、钛：0.10-0.15％、锶：0.015-0.020％、锌：≤0.07％,其余为铝，该合金所含杂质小于0.3％。

3、本发明进一步设置为：一种alsi7cu0.5mg合金生产工艺，包括以下步骤：

4、步骤一、材料熔炼，首先按质量百分比将铝、镁、锌、铁、铜、锰、硅、钛、锶投入金属熔炉中进行熔炼，调节金属熔炉内的温度使上述组分融化并初步混合，得到第一金属溶液；

5、步骤二、均匀处理，通过超声波或电磁波对得到的第一金属溶液搅拌，使其均匀混合，得到第二金属溶液；

6、步骤三、铸造成型，将第二金属液输入真空铸造机中，通过真空铸造机的真空吸铸，得到合金锭；

7、步骤四、工件制作，将得到的合金锭制成汽车发动机用高性能零部件。

8、本发明进一步设置为：所述步骤一中，首先将铝加入金属熔炉中，将金属熔炉的温度提高至770-910℃，使铝融化成铝金属液，再向铝金属液中添加镁、锌、锶，得到铝镁合金溶液，将金属熔炉内的温度提高至1800-2000℃，依次向铝金属液内添加粉末状的钛、硅、锰、铜以及铁，融化后得到组成第一金属溶液的铝硅镁铜合金溶液。

9、本发明进一步设置为：所述步骤二中，将金属熔炉内的温度调节为760-780℃，静置10-30分钟后，通过超声波或电磁波对第一金属液搅拌，形成充分混合的第二金属溶液，所述超声波的频率为35khz-80khz。

10、本发明进一步设置为：所述步骤三中，采用的真空铸造装置与金属熔炉相连，金属熔炉内的第二金属液能够直接输入至真空铸造装置内，所述真空铸造装置包括机座，安装在机座上的机体，所述机座底部具有一底板，该底板具有一延长段，金属熔炉设置在该延长段上，所述金属熔炉上具有一进料口，所述机座内设有plc控制器，plc控制器用于控制真空铸造装置和金属熔炉。

11、本发明进一步设置为：所述机体包括外壳以及真空腔，所述真空腔位于外壳的内部，所述外壳上设有多根与真空腔相通的管道，所述外壳上设有密封门，所述密封门的一端铰接于外壳，且外壳上还设有用于锁紧密封门的锁紧件，锁紧件铰接在外壳上，锁紧件上设有一手轮，所述密封门上设有一观察窗。

12、本发明进一步设置为：所述外壳与密封门相对的面上，分别设有密封件，该密封件为设置在外壳上的容纳件和设置在密封门上的插接件，所述容纳件呈环形，所述容纳件具有一容纳槽，所述容纳件采用耐高温硅橡胶制成，其邵氏硬度为28-35，所述插接件呈“t”形，其凸起部分面向容纳槽，插接件粘连在密封门上，插接件由邵氏硬度28-35的耐高温硅橡胶制成，使用时与密封门同步运动，随后插入容纳槽内。

13、本发明进一步设置为：所述管道包括进料管、出料管、进气管和出气管，所述进料管与出料管相对设置在外壳的两侧，所述进料管与金属熔炉相连，所述出料管用于将合金锭送出，所述进气管和出气管均设置在外壳的顶部，所述进气管用于为真空腔注入惰性气体，所述出气管用于为真空腔抽真空，所述进气管一侧的壳体上还设有压力传感器，所述压力传感器至少一部分伸入真空腔内。

14、综上所述，本发明具有以下有益效果：降低了元素镁的含量，减少了其对合金韧性和热稳定性的危害作用；调整了硅的含量，提高了合金的铸造性能和切削性能；并通过锶变质使合金具有较高的密度，提高了合金的强度和韧性；添加钛元素提高了合金强度和更高的耐高温效果，采用上述制成的合金锭具有优良的铸造性能、力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和机械加工性能；其生产工艺简单，流程简洁高效，有利于大量生产制造。

技术特征：

1.一种用于汽车发动机高性能铸造的alsi 7cu0.5mg合金，其特征在于：该合金由以下按质量百分比的成分构成：硅：6.5-7.5％、铁：≤0.15％、铜：0.48-0.55％、锰：0.05-0.10％、镁：0.37-0.45％、钛：0.10-0.15％、锶：0.015-0.020％、锌：≤0.07％,其余为铝，该合金所含杂质小于0.3％。

2.一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，用于制成如权利要求1所述的合金，其特征在于：包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，其特征在于：所述步骤一中，首先将铝加入金属熔炉(1)中，将金属熔炉(1)的温度提高至770-910℃，使铝融化成铝金属液，再向铝金属液中添加镁、锌、锶，得到铝镁合金溶液，将金属熔炉(1)内的温度提高至1800-2000℃，依次向铝金属液内添加粉末状的钛、硅、锰、铜以及铁，融化后得到组成第一金属溶液的铝硅镁铜合金溶液。

4.如权利要求2所述的一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，将金属熔炉(1)内的温度调节为760-780℃，静置10-30分钟后，通过超声波或电磁波对第一金属液搅拌，形成充分混合的第二金属溶液，所述超声波的频率为35khz-80khz。

5.如权利要求2所述的一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，采用的真空铸造装置(2)与金属熔炉(1)相连，金属熔炉(1)内的第二金属液能够直接输入至真空铸造装置(2)内，所述真空铸造装置(2)包括机座(3)，安装在机座(3)上的机体(4)，所述机座(3)底部具有一底板(31)，该底板(31)具有一延长段，金属熔炉(1)设置在该延长段上，所述金属熔炉(1)上具有一进料口，所述机座(3)内设有plc控制器，plc控制器用于控制真空铸造装置(2)和金属熔炉(1)。

6.如权利要求5所述的一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，其特征在于：所述机体(4)包括外壳(6)以及真空腔(5)，所述真空腔(5)位于外壳(6)的内部，所述外壳(6)上设有多根与真空腔(5)相通的管道，所述外壳(6)上设有密封门(11)，所述密封门(11)的一端铰接于外壳(6)，且外壳(6)上还设有用于锁紧密封门(11)的锁紧件(13)，锁紧件(13)铰接在外壳(6)上，锁紧件(13)上设有一手轮(14)，所述密封门(11)上设有一观察窗(12)。

7.如权利要求6所述的一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，其特征在于：所述外壳(6)与密封门(11)相对的面上，分别设有密封件(15)，该密封件(15)为设置在外壳(6)上的容纳件和设置在密封门(11)上的插接件，所述容纳件呈环形，所述容纳件具有一容纳槽，所述容纳件采用耐高温硅橡胶制成，其邵氏硬度为28-35，所述插接件呈“t”形，其凸起部分面向容纳槽，插接件粘连在密封门(11)上，插接件由邵氏硬度28-35的耐高温硅橡胶制成，使用时与密封门(11)同步运动，随后插入容纳槽内。

8.如权利要求6所述的一种alsi 7cu0.5mg合金生产工艺，其特征在于：所述管道包括进料管(7)、出料管(8)、进气管(9)和出气管(10)，所述进料管(7)与出料管(8)相对设置在外壳(6)的两侧，所述进料管(7)与金属熔炉(1)相连，所述出料管(8)用于将合金锭送出，所述进气管(9)和出气管(10)均设置在外壳(6)的顶部，所述进气管(9)用于为真空腔(5)注入惰性气体，所述出气管(10)用于为真空腔(5)抽真空，所述进气管(9)一侧的壳体上还设有压力传感器，所述压力传感器至少一部分伸入真空腔(5)内。

技术总结
本发明公开了一种用于汽车发动机高性能铸造的Al Si7Cu0.5Mg合金及其生产工艺，涉及铝合金技术领域。该合金由以下按质量百分比的成分构成：硅：6.5‑7.5％、铁：≤0.15％、铜：0.48‑0.55％、锰：0.05‑0.10％、镁：0.37‑0.45％、钛：0.10‑0.15％、锶：0.015‑0.020％、锌：≤0.07％,其余为铝，该合金所含杂质小于0.3％；降低了元素镁的含量，减少了其对合金韧性和热稳定性的危害作用；调整了硅的含量，提高了合金的铸造性能和切削性能；并通过锶变质使合金具有较高的密度，提高了合金的强度和韧性；添加钛元素提高了合金强度和更高的耐高温效果，采用上述制成的合金锭具有优良的铸造性能、力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和机械加工性能；其生产工艺简单，流程简洁高效，有利于大量生产制造。

技术研发人员：戴唯极,杨雪琴,戴金芳
受保护的技术使用者：吴江市现代铝业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13