專利名稱：鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金由于具有較小的密度(是實(shí)用結(jié)構(gòu)金屬中密度最小的一種)使其在許多場合具有十分顯著的優(yōu)勢。特別是在輕量化方面具有難以替代的優(yōu)勢。構(gòu)件的密度小可以節(jié)省能源，在一些高速運(yùn)動(dòng)尤其是高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場合還具有慣性小的優(yōu)勢。目前，鎂合金在上述輕量化、以及高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場合中，還沒有得到很好地開發(fā)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠大幅度減少對(duì)曲軸和軸瓦的沖擊并能夠大幅度減少振動(dòng)的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，該鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合金的成份含量為Al 2～10wt％，Si 2～10wt％，其余為Mg和添加元素，所述添加元素為Y、Sr、Ca、C、Be及稀土類金屬元素中的一種或幾種，其中，添加元素Y的含量為0～8wt％、Sr的含量為0～5wt％、Ca的含量為0～5wt％、C的含量為0～2wt％、Be的含量為0～0.01wt％，所述添加的稀土金屬為Ce、Nd、Pr、La、Gd、Dy等純稀土金屬，或是這些稀土金屬的混合稀土金屬，稀土金屬的總含量為0～6wt％。
本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是鎂合金應(yīng)用在汽車、摩托車的輕量化方面，以及高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場合中的典型例子。較小的材料密度可大幅減小活塞的慣性力，并大幅度減少對(duì)曲軸和軸瓦的沖擊，不僅可以大幅度提高曲軸和軸瓦的壽命，更重要的是大幅度減少了振動(dòng)，提高了車輛的舒適性。
在本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合金中，所述的Al的最佳含量為6～8wt％，Si的最佳含量為6～8wt％。
在本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合金中，所述的添加元素Y的最佳含量為1～3％、Sr的最佳含量為1～2％、Ca的最佳含量為1～2％、C的最佳含量為0.1～2％、Be的最佳含量為0.0004～0.001％。
在本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合金中，所述的稀土金屬的最佳總含量為2～4％。
制備上述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞可以采用下述三種的方法1、一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，該方法包括下述步驟(1)、按照上述的鎂合金的成份含量進(jìn)行備料；(2)、先將上述的含量的鎂錠在坩堝中升溫至熔化，溫度為700～750℃的條件下，以Al-Si中間合金的方式，加入上述的含量的Al和Si，進(jìn)行熔煉；(3)、將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉，攪拌熔液10～30min，再將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min，然后分別加入上述的含量的添加元素，制成鎂合金熔體；(4)、將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料；(5)、將鎂合金半固態(tài)漿料壓力成形，制成鎂合金活塞。
該方法是通過鎂合金熔煉，鎂合金半固態(tài)漿料的制備，壓力成形步驟。其中，鎂合金半固態(tài)漿料的制備，可采取將鎂合金熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌或電磁攪拌，同時(shí)對(duì)熔體溫度進(jìn)行控制，從而形成鎂合金半固態(tài)漿料。壓力成形為壓鑄、擠壓鑄造或模鍛三種方法。
鎂合金半固態(tài)漿料的制備可以采取將鎂合金熔體在溫度控制環(huán)境中進(jìn)行機(jī)械攪拌與剪切，生成鎂合金半固態(tài)漿料，也可采用已知的類似技術(shù)來制漿，但其本質(zhì)基本上都是在溫控環(huán)境中攪拌、剪切、擠壓或上述幾種作用同時(shí)施加于鎂合金熔體，由此得到鎂合金半固態(tài)漿料。其中，在鎂合金半固態(tài)漿料的制備中，也可以采取將鎂合金熔體進(jìn)行電磁攪拌，同時(shí)對(duì)熔體溫度進(jìn)行控制，從而形成鎂合金半固態(tài)漿料。下面是在溫度控制環(huán)境中采用機(jī)械攪拌方法制備鎂合金半固態(tài)漿料的一種方法，但是，本發(fā)明并不限于此方法。
在本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法中，在所述的步驟(4)中，所述的將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料的過程是將上述溫度為680～720℃的鎂合金熔體注入半固態(tài)制漿機(jī)入口，通過制漿機(jī)對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為280～320轉(zhuǎn)/分，對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行800～1200/秒的剪切變形速率，在鎂合金熔體向制漿機(jī)出口處運(yùn)動(dòng)過程中，使鎂合金熔體溫度以2.0～6.0℃/秒的速度降溫，使鎂合金熔體到達(dá)制漿機(jī)出口時(shí)，鎂合金熔體溫度為560～600℃，成為鎂合金半固態(tài)漿料。
2、一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，該方法包括下述步驟(1)、按照上述的鎂合金的成份含量進(jìn)行備料；(2)、先將上述的含量的鎂錠在坩堝中升溫至熔化，溫度為700～750℃的條件下，以Al-Si中間合金的方式，加入上述的含量的Al和Si，進(jìn)行熔煉；
(3)、將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉，攪拌熔液10～30min，再將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min，然后分別加入上述的含量的添加元素，制成鎂合金熔體；(4)、將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料；(5)、將鎂合金半固態(tài)漿料制成鎂合金半固態(tài)坯料；(6)、將鎂合金半固態(tài)坯料經(jīng)擠壓成形、二次加熱；或直接經(jīng)二次加熱，再進(jìn)行壓力成形，制成鎂合金活塞。
該方法是通過鎂合金熔煉，鎂合金半固態(tài)漿料的制備，鎂合金半固態(tài)坯料的制備，壓力成形等步驟。
關(guān)于鎂合金半固態(tài)坯料的制備可以有三種途徑一是制備出鎂合金半固態(tài)漿料，然后將此漿料澆注到模具中凝固成鎂合金半固態(tài)坯料；二是將鎂合金半固態(tài)漿料進(jìn)行連鑄；三是在電磁攪拌或機(jī)械攪拌的作用下采用連續(xù)或半連續(xù)鑄造方法，制備鎂合金半固態(tài)坯料，即對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行電磁攪拌或機(jī)械攪拌，通過對(duì)熔體溫度控制和結(jié)晶器連續(xù)冷卻，使其連續(xù)凝固成棒狀的半固態(tài)鎂合金坯料。鎂合金半固態(tài)漿料的制備可采取將鎂合金熔體在溫度控制環(huán)境中進(jìn)行機(jī)械攪拌與剪切，生成鎂合金半固態(tài)漿料，也可采用已知的類似技術(shù)來制漿，但其本質(zhì)基本上都是在溫控環(huán)境中攪拌、剪切、擠壓或上述幾種作用同時(shí)施加于鎂合金熔體，由此得到鎂合金半固態(tài)漿料。制備出鎂合金半固態(tài)漿料后使其在模具中凝固成半固態(tài)坯料，其中一種特殊情況是對(duì)鎂合金半固態(tài)漿料進(jìn)行連續(xù)冷卻、凝固，也就是對(duì)鎂合金半固態(tài)漿料進(jìn)行連續(xù)鑄造，以獲得鎂合金半固態(tài)坯料。所說的模具最好有水冷。下面是第一種途徑中的一種方法，但是，本發(fā)明并不限于此方法。
在本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法中，在所述的步驟(4)中，所述的將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)坯料的過程是先將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料，再將鎂合金半固態(tài)坯料制成鎂合金半固態(tài)漿料，即將上述溫度為680～720℃的鎂合金熔體注入半固態(tài)制漿機(jī)入口，通過制漿機(jī)對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為280～320轉(zhuǎn)/分，對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行800～1200/秒的剪切變形速率，在鎂合金熔體向制漿機(jī)出口處運(yùn)動(dòng)過程中，使鎂合金熔體溫度以2.0～6.0℃/秒的速度降溫，使鎂合金熔體到達(dá)制漿機(jī)出口時(shí)，鎂合金熔體溫度為560～600℃，成為鎂合金半固態(tài)漿料，然后將此漿料澆注到模具中凝固成鎂合金半固態(tài)坯料。
制備出鎂合金半固態(tài)坯料后，將坯料置于中頻感應(yīng)線圈中進(jìn)行二次加熱，當(dāng)坯料達(dá)到半固態(tài)狀態(tài)后，取出坯料并放入壓鑄機(jī)和擠壓鑄造機(jī)的壓室或鍛壓機(jī)的模具型腔中，然后將此半固態(tài)坯料進(jìn)行壓力成形，制備出活塞。其中壓力成形的方法同前述一樣，為壓鑄、擠壓鑄造或模鍛三種方法。
在上述步驟(6)中，鎂合金半固態(tài)坯料可以直接經(jīng)二次加熱再進(jìn)行壓力成形，也可以經(jīng)擠壓成形、二次加熱再進(jìn)行壓力成形。其中，在經(jīng)擠壓成形、二次加熱再進(jìn)行壓力成形的方法中，鎂合金半固態(tài)坯料的制備同前所述，將鎂合金半固態(tài)坯料置于擠壓機(jī)中進(jìn)行擠壓變形，通過擠壓使坯料中的強(qiáng)化相破碎，使其分布得更加彌散和均勻，從而起到更好的強(qiáng)化效果。按一定重量將擠壓成的棒料鋸切成坯料，再對(duì)坯料進(jìn)行二次加熱，使之形成半固態(tài)狀態(tài)，然后進(jìn)行壓力成形，二次加熱與壓力成形同前所述。
3、一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，該方法包括下述步驟(1)、按照上述的鎂合金的成份含量進(jìn)行備料；(2)、先將上述的含量的鎂錠在坩堝中升溫至熔化，溫度為700～750℃的條件下，以Al-Si中間合金的方式，加入上述的含量的Al和Si，進(jìn)行熔煉；(3)、將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉，攪拌熔液10～30min，再將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min，然后分別加入上述的含量的添加元素，制成鎂合金熔體；(4)、將鎂合金熔體制成鎂合金鑄錠；(5)、將鎂合金鑄錠經(jīng)擠壓加工、二次加熱；或直接經(jīng)二次加熱，再進(jìn)行壓力成形，制成鎂合金活塞。
該方法是通過鎂合金熔煉，鎂合金鑄錠的制備，經(jīng)擠壓加工、二次加熱；或直接經(jīng)二次加熱，壓力成形等步驟。鎂合金鑄錠的制備是在對(duì)熔體溫度進(jìn)行控制條件下采用模鑄法，也可采用連鑄技術(shù)鑄造出鎂合金鑄錠。將鎂合金鑄錠經(jīng)擠壓加工成一定直徑的棒材，將棒材按一定重量鋸切成坯料，再進(jìn)行二次加熱，形成半固態(tài)后再進(jìn)行壓力成形，二次加熱與壓力成形的過程與制度同前所述。在上述步驟(5)中，鎂合金鑄錠按一定重量鋸切成坯料后，可以直接經(jīng)二次加熱，再進(jìn)行壓力成形。其中鎂合金鑄錠的制備同前所述。為了破碎鑄錠中的強(qiáng)化相，使之分布更彌散和均勻，可以對(duì)合金鑄錠進(jìn)行擠壓加工成一定直徑的棒材，將棒材按一定重量鋸切成坯料，再進(jìn)行二次加熱，形成半固態(tài)后再進(jìn)行壓力成形，二次加熱與壓力成形的過程與制度同前所述。
在所述的步驟(5)中，所述的將鎂合金鑄錠經(jīng)擠壓加工、二次加熱的具體過程是將鎂合金鑄錠加工成擠壓變形坯料，再將擠壓變形坯料加熱到300～360℃并保溫20～40分鐘后，將坯料轉(zhuǎn)移到擠壓機(jī)的擠壓筒中，擠壓成鑄用棒材，冷卻后，將擠壓棒材鋸切成態(tài)壓鑄坯料；再采用鎂合金半固態(tài)加工專用二次加熱爐將壓鑄坯料加熱到570～585℃，進(jìn)行保溫。
在上述的第1、2、3種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法中，所述的壓力成形為壓鑄、擠壓鑄造或模鍛三個(gè)途徑，第一種途徑是將鎂合金半固態(tài)漿料置于壓鑄機(jī)的壓室中，通過壓頭的沖壓將鎂合金半固態(tài)漿料壓鑄成活塞；第二種途徑是將鎂合金半固態(tài)漿料置于擠壓鑄造機(jī)中，通過擠壓鑄造成形；第三種途徑是將鎂合金半固態(tài)漿料置于模具中，通過模鍛成形制備出活塞。上述三個(gè)途徑均為常規(guī)的方法。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的鎂合金由于密度小、韌性和強(qiáng)度高、抗蠕變和熱疲勞性能好，所以能充分滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)活塞材料的要求。本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞可以大幅度減少對(duì)曲軸和軸瓦的沖擊，大幅度提高曲軸和軸瓦的壽命，更重要的是大幅度減少了振動(dòng)，提高了車輛的舒適性。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例中所用的％均為重量％。
實(shí)施例1按照鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合金的成份含量為Al 8％，Si 8％，Be 0.0006％和Y 2.5％，余量為Mg，進(jìn)行備料，其中，Mg采用鎂錠，Al和Si采用Al-Si中間合金。
1.鎂合金熔煉將坩堝預(yù)熱至400～500℃，在坩堝內(nèi)壁及底部均勻地撒上一層2號(hào)熔劑。加入鎂錠，升溫至熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)720～750℃時(shí)，按Al 8％，Si 8％，加入Al-Si中間合金。完全熔化后澆注光譜試樣，進(jìn)行爐前分析。如果成分不合格，可加料調(diào)整，直至合格。
將溫度控制至740～750℃，按熔液重量的0.5％加入C2Cl6進(jìn)行C變質(zhì)處理，使熔液中的C含量達(dá)到0.02％～0.04％。變質(zhì)處理結(jié)束后將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉。攪拌熔液10～30min，使熔液自下而上翻滾，不得飛濺，并不斷在熔液的波峰上撒以鎂合金精煉熔劑。精煉劑的用量視熔液中氧化夾雜含量的多少而定，一般約為爐料重量的1.5％～2.0％。精煉結(jié)束后，將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min。精煉后升溫靜置的目的是減小熔液的密度和粘度，以加速熔渣的沉析，也使熔渣能有較充分的時(shí)間從鎂熔液中沉淀下來，不至進(jìn)入下道工序中。
然后分別加入0.0006％的Be和2.5％的Y。完全熔化后澆注光譜試樣，進(jìn)行爐前分析。如果成分不合格，可加料調(diào)整，直至合格。合格后將熔液轉(zhuǎn)入制漿機(jī)中。
2.鎂合金半固態(tài)漿料制備上述溫度為700～710℃的鎂合金熔體從半固態(tài)制漿機(jī)入口進(jìn)入，利用制漿機(jī)對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，對(duì)熔體產(chǎn)生大約為800～1200/秒的剪切變形速率，并使熔體向制漿機(jī)出口處運(yùn)動(dòng)；對(duì)熔體溫度進(jìn)行控制，使熔體溫度以大約3℃/秒的速度降溫，使熔體到達(dá)制漿機(jī)出口時(shí)成為半固態(tài)漿料。將此半固態(tài)漿料轉(zhuǎn)移到冷室壓鑄機(jī)的壓射室中。
3.鎂合金活塞半固態(tài)壓鑄成形首先利用模具加熱器將模具預(yù)熱到260～280℃，在模具型腔表面噴涂上鎂合金壓鑄專用涂料，如德國HA公司生產(chǎn)的FTw01涂料，合上模具；將上述鎂合金半固態(tài)漿料轉(zhuǎn)移到壓鑄機(jī)壓射室后，立即壓鑄，即通過沖頭將鎂合金半固態(tài)漿料壓射到模具型腔中，在壓力作用下凝固成活塞；沖頭壓射速度為1.6～1.8米/秒，壓射比壓為50～70MPa，活塞留模時(shí)間為10～12秒。出模后自然冷卻到室溫，去掉余料柄、集渣包后成為鎂合金活塞毛坯。然后利用活塞加工專用機(jī)床將毛坯加工到最終尺寸和形狀。
到此完成鎂合金活塞制造。該鎂合金活塞比相同型號(hào)的鋁合金活塞質(zhì)量減少18～25％，大幅減小活塞的慣性力和對(duì)曲軸、軸瓦的沖擊，不僅可以大幅度提高曲軸和軸瓦的壽命，更重要的是大幅度減少了振動(dòng)，提高了車輛的舒適性。
實(shí)施例2按照鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合金的成份含量為Al 7.5％，Si 7.5％，Ca 2％和Nd 3％，余量為Mg，進(jìn)行備料，其中，Mg采用鎂錠，Al和Si采用Al-Si中間合金。
1.鎂合金熔煉將坩堝預(yù)熱至400～500℃，在坩堝內(nèi)壁及底部均勻地撤上一層2號(hào)熔劑。加入鎂錠，升溫至熔化，當(dāng)熔液溫度達(dá)700～720℃時(shí)，按Al 7.5％，Si 7.5％，加入Al-Si中間合金。完全熔化后澆注光譜試樣，進(jìn)行爐前分析。如果成分不合格，可加料調(diào)整，直至合格。
將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉。攪拌熔液10～30min，使熔液自下而上翻滾，不得飛濺，并不斷在熔液的波峰上撒以鎂合金精煉熔劑。精煉劑的用量視熔液中氧化夾雜含量的多少而定，一般約為爐料重量的1.5％～2.0％。精煉結(jié)束后，將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min。精煉后升溫靜置的目的是減小熔液的密度和粘度，以加速熔渣的沉析，也使熔渣能有較充分的時(shí)間從鎂熔液中沉淀下來，不至進(jìn)入下道工序中。
然后分別加入2％的Ca、3％的Nd。完全熔化后澆注光譜試樣，進(jìn)行爐前分析。如果成分不合格，可加料調(diào)整，直至合格。合格后將熔液轉(zhuǎn)入半固態(tài)坯料制備裝置中。
2.鎂合金半固態(tài)坯料制備首先將鑄模預(yù)熱到200～300℃，在模具型腔表面噴涂鎂合金金屬型重力鑄造專用涂料，如德國HA公司生產(chǎn)的FTw01涂料。將上述鎂合金熔液在保護(hù)氣體(SO2、C02、SF6或它們與干燥空氣的混合氣體)保護(hù)下，澆注到預(yù)熱后的鑄模中，凝固成鎂合金鑄錠。
利用車床將鑄錠加工成φ120×300的擠壓變形坯料。將擠壓變形坯料加熱到300～360℃并保溫30分鐘后，將坯料轉(zhuǎn)移到800噸擠壓機(jī)的擠壓筒中，擠壓成φ40的半固態(tài)壓鑄用棒材。冷卻后，將擠壓棒材鋸切成φ40×60的半固態(tài)壓鑄坯料。
3.鎂合金活塞半固態(tài)壓鑄成形采用鎂合金半固態(tài)加工專用二次加熱爐將上述φ40×60的半固態(tài)壓鑄坯料加熱到570～585℃，保溫1～3分鐘，使坯料組織達(dá)到固-液混成狀態(tài)并產(chǎn)生觸變性。將此坯料轉(zhuǎn)移到壓鑄機(jī)壓射室中，隨后立即壓鑄，即通過沖頭將鎂合金半固態(tài)漿料壓射到模具型腔中，在壓力作用下凝固成活塞；沖頭壓射速度為1.6～1.8米/秒，壓射比壓為50～70MPa，活塞留模時(shí)間為10～12秒。出模后自然冷卻到室溫，去掉余料柄、集渣包后成為鎂合金活塞毛坯。然后利用活塞加工專用機(jī)床將毛坯加工到最終尺寸和形狀。
到此完成鎂合金活塞制造。該鎂合金活塞比相同型號(hào)的鋁合金活塞質(zhì)量減少23～27％。
本發(fā)明的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞中的鎂合金在280℃條件下，鎂合金的屈服強(qiáng)度σ0.2≥200MPa，沖擊韌性α≥12焦耳。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，其特征在于該發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的鎂合金的成份含量為Al 2～10wt％，Si 2～10wt％，其余為Mg和添加元素，所述添加元素為Y、Sr、Ca、C、Be及稀土類金屬元素中的一種或幾種，其中，添加元素Y的含量為0～8wt％、Sr的含量為0～5wt％、Ca的含量為0～5wt％、C的含量為0～2wt％、Be的含量為0～0.01wt％，所述添加的稀土金屬為Ce、Nd、Pr、La、Gd、Dy稀土金屬，或是這些稀土金屬的混合稀土金屬，稀土金屬的總含量為0～6wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，其特征在于所述的Al的含量為6～8wt％，Si的含量為6～8wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，其特征在于所述的添加元素Y的含量為1～3％、Sr的含量為1～2％、Ca的含量為1～2％、C的含量為0.1～2％、Be的含量為0.0004～0.001％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，其特征在于所述的稀土金屬的總含量為2～4％。
5.一種權(quán)利要求1所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)、按照上述的鎂合金的成份含量進(jìn)行備料；(2)、先將上述的含量的鎂錠在坩堝中升溫至熔化，溫度為700～750℃的條件下，以Al-Si中間合金的方式，加入上述的含量的Al和Si，進(jìn)行熔煉；(3)、將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉，攪拌熔液10～30min，再將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min，然后分別加入上述的含量的添加元素，制成鎂合金熔體；(4)、將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料；(5)、將鎂合金半固態(tài)漿料壓力成形，制成鎂合金活塞。
6.一種權(quán)利要求1所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)、按照上述的鎂合金的成份含量進(jìn)行備料；(2)、先將上述的含量的鎂錠在坩堝中升溫至熔化，溫度為700～750℃的條件下，以Al-Si中間合金的方式，加入上述的含量的Al和Si，進(jìn)行熔煉；(3)、將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉，攪拌熔液10～30min，再將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min，然后分別加入上述的含量的添加元素，制成鎂合金熔體；(4)、將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料；(5)、將鎂合金半固態(tài)漿料制成鎂合金半固態(tài)坯料；(6)、將鎂合金半固態(tài)坯料經(jīng)擠壓成形、二次加熱；或直接經(jīng)二次加熱，再進(jìn)行壓力成形，制成鎂合金活塞。
7.一種權(quán)利要求1所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)、按照上述的鎂合金的成份含量進(jìn)行備料；(2)、先將上述的含量的鎂錠在坩堝中升溫至熔化，溫度為700～750℃的條件下，以Al-Si中間合金的方式，加入上述的含量的Al和Si，進(jìn)行熔煉；(3)、將溫度調(diào)整至710～730℃，進(jìn)行精煉，攪拌熔液10～30min，再將熔液升溫至755～765℃，保溫靜置20～60min，然后分別加入上述的含量的添加元素，制成鎂合金熔體；(4)、將鎂合金熔體制成鎂合金鑄錠；(5)、將鎂合金鑄錠經(jīng)擠壓加工、二次加熱；或直接經(jīng)二次加熱，再進(jìn)行壓力成形，制成鎂合金活塞。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中，所述的將鎂合金熔體制成鎂合金半固態(tài)漿料的過程是將上述溫度為680～720℃的鎂合金熔體注入半固態(tài)制漿機(jī)入口，通過制漿機(jī)對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為280～320轉(zhuǎn)/分，對(duì)鎂合金熔體進(jìn)行800～1200/秒的剪切變形速率，在鎂合金熔體向制漿機(jī)出口處運(yùn)動(dòng)過程中，使鎂合金熔體溫度以2.0～6.0℃/秒的速度降溫，使鎂合金熔體到達(dá)制漿機(jī)出口時(shí)，鎂合金熔體溫度為560～600℃，成為鎂合金半固態(tài)漿料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其特征在于所述的步驟(5)中，所述的將鎂合金鑄錠經(jīng)擠壓加工、二次加熱的過程是將鎂合金鑄錠加工成擠壓變形坯料，再將擠壓變形坯料加熱到300～360℃并保溫20～40分鐘后，將坯料轉(zhuǎn)移到擠壓機(jī)的擠壓筒中，擠壓成鑄用棒材，冷卻后，將擠壓棒材鋸切成態(tài)壓鑄坯料；再采用鎂合金半固態(tài)加工專用二次加熱爐將壓鑄坯料加熱到570～585℃，進(jìn)行保溫。
10.根據(jù)權(quán)利要求5、或6、或7所述的鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的制備方法，其特征在于所述的壓力成形為壓鑄、擠壓鑄造或模鍛。
全文摘要
一種用于鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)活塞及其方法，其鎂合金的成份含量為Al 2～10wt％，Si 2～10wt％，其余為Mg和添加元素，所述添加元素為Y、Sr、Ca、C、Be及稀土類金屬元素中的一種或幾種，其中，添加元素Y的含量為0～8wt％、Sr的含量為0～5wt％、Ca的含量為0～5wt％、C的含量為0～2wt％、Be的含量為0～0.01wt％，所述添加的稀土金屬為Ce、Nd、Pr、La、Gd、Dy稀土金屬，或是這些稀土金屬的混合稀土金屬，稀土金屬的總含量為0～6wt％。其方法包括鎂合金熔煉、精煉，鎂合金半固態(tài)漿料制備、鎂合金半固態(tài)坯料制備、鎂合鑄錠的制備、壓力成形，制成鎂合金活塞。該活塞能大幅度提高曲軸和軸瓦的壽命，大幅度減少了振動(dòng)。
文檔編號(hào)B22D21/04GK1796024SQ20041010251
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月24日
發(fā)明者張奎, 李德富, 馬志新, 熊柏青 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院