本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，且特別涉及一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金由于其密度小、比強(qiáng)度高，同時(shí)具有優(yōu)異的鑄造性能、耐腐蝕性能、可焊性及熱膨脹性，可以用來生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁、耐腐蝕、氣密性要求高、承受中高靜載荷或沖擊載荷，以成為制造業(yè)中最受重視的結(jié)構(gòu)材料之一。
隨著汽車工業(yè)面臨越來越嚴(yán)峻的能源、公害和安全三大問題的產(chǎn)生，故對節(jié)約能源、減少廢氣排放、降低噪音等問題的法規(guī)也在不斷完善和嚴(yán)苛。汽車工業(yè)方面解決上述問題最有效的辦法就是減輕汽車自身的質(zhì)量，而減少汽車質(zhì)量的主要途徑是使汽車材料輕量化。鋁合金在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等零件制備的使用上也越來越多。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體要承受缸體內(nèi)部的高壓氣體和活塞工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力以及由高溫氣體引起的熱應(yīng)力，所以制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體所使用的鋁合金要具有更強(qiáng)的耐磨性、抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能，現(xiàn)有技術(shù)主要通過增加鋁合金的剛性來實(shí)現(xiàn)上述目的，但增加鋁合金剛性勢必增加其重量密度，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的降溫散熱，極易影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金，其加工性能好、比重輕、耐腐蝕性能、室溫性能和高溫性能良好，且該鋁合金具有很好的延展性和導(dǎo)熱效率，利于使用過程中的降溫，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的使用壽命。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的制備方法，其能夠快速、充分的除去鋁合金中的氣體和雜質(zhì)，減少制備出的鋁合金中的氣泡的數(shù)量和雜質(zhì)的含量，在不增加鋁合金的比重的情況下，提升鋁合金的強(qiáng)度、抗拉性能、耐腐蝕性能和鋁合金表面的光滑程度等，能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的散熱性，有利于使用過程中的降溫，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效率和延長使用壽命。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金，以重量百分比計(jì)，包括：硅8.5-11.5％，銅2-5％，鐵0.7-0.9％，鎂0.55-0.65％，錳0.15-0.35％，鋅0.6-0.65％，鎳0.04-0.06％，鈦0.1-0.15％，鋯0.1-0.25％，鉺0.01-0.015％，銩0.002-0.004％，镥0.01-0.015％，余量為鋁。
一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的制備方法，包括按比例稱取上述用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的原料，將原料升溫至705-720℃直至熔化于容器中；
從容器底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了2-3min的氦氣，并去除反應(yīng)熔渣和浮渣，靜置20-30min后澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體，然后對初制缸體進(jìn)行淬火處理和時(shí)效處理；淬火處理的溫度為410-430℃，時(shí)效處理的溫度為180-200℃。
本發(fā)明實(shí)施例的用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金及其制備方法的有益效果是：該用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金中的硅元素能夠在不增加鋁合金比重的前提下增強(qiáng)鋁合金的抗拉強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能，同時(shí)Cu加入到Al-Si合金中會(huì)形成α固溶體、CuAl2和Si相。α相分別與CuAl2和Si構(gòu)成兩相共晶體，同時(shí)這三個(gè)相又可共同構(gòu)成三相共晶體。當(dāng)銅作為強(qiáng)化相固溶于鋁基體中或以顆粒狀化合物存在時(shí)，可進(jìn)一步顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的強(qiáng)度和硬度，該鋁合金的加工性能好、比重輕、耐腐蝕性能、室溫性能和高溫性能良好，由于比重未增加該鋁合金具有良好的散熱性，利于使用過程中的降溫，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的使用壽命；該制備方法能夠快速、充分的除去鋁合金中的氣體和雜質(zhì)，減少制備出的鋁合金中的氣泡的數(shù)量和雜質(zhì)的含量，進(jìn)一步在為增加比重的情況下提升鋁合金的強(qiáng)度、抗拉性能、耐腐蝕性能和鋁合金表面的光滑程度等，有利于提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的散熱性，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效率和延長使用壽命。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對本發(fā)明實(shí)施例的用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金及其制備方法進(jìn)行具體說明。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金，其以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括：硅8.5-11.5％，銅2-5％，鐵0.7-0.9％，鎂0.55-0.65％，錳0.15-0.35％，鋅0.6-0.65％，鎳0.04-0.06％，鈦0.1-0.15％，鋯0.1-0.25％，鉺0.01-0.015％，銩0.002-0.004％，镥0.01-0.015％，余量為鋁。
本發(fā)明提供的一種用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的制備方法，包括：按照比例配備上述的各種原料，將各種原料升溫熔化于容器中，從容器的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱的氦氣，并去除反應(yīng)熔渣和浮渣，靜置后澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體，然后對初制缸體進(jìn)行淬火處理和時(shí)效處理。
具體的，本發(fā)明的用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金及其制備方法按照以下步驟進(jìn)行：
S1備料步驟：
按照比例配備原料，其中原料包括：8.5-11.5％的硅，2-5％的銅，0.7-0.9％的鐵，0.55-0.65％的鎂，0.15-0.35％的錳，0.6-0.65％的鋅，0.04-0.06％的鎳，0.1-0.15％的鈦，0.1-0.25％的鋯，0.01-0.015％的鉺，0.002-0.004％的銩，0.01-0.015％的镥，余量為鋁。
硅(Si)元素的主要作用是改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的流動(dòng)性，此外，硅晶粒的化學(xué)穩(wěn)定性好且具有較強(qiáng)的硬度。通常，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金中硅元素的含量的增加，能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的抗拉強(qiáng)度和硬度，使含硅元素的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金具有比純鋁更高的耐腐蝕和耐磨性，同時(shí)不會(huì)增加鋁合金的比重，即不會(huì)降低鋁合金的散熱性。但是，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金中的硅元素含量過高時(shí)，對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的熱導(dǎo)性能會(huì)產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明中硅元素優(yōu)選的含量為8.5-9.5％，即能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度、硬度耐磨性，又保證了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的比重小，散熱良好，從而還能夠進(jìn)一步保證了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體良好的耐腐蝕性等，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
銅(Cu)元素的主要作用是改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度及抗腐蝕性能。Cu加入到Al-Si合金中會(huì)形成α固溶體、CuAl2和Si相。α相分別與CuAl2和Si構(gòu)成兩相共晶體，同時(shí)這三個(gè)相又可共同構(gòu)成三相共晶體。為了避免Si元素含量過高導(dǎo)致降低鋁合金的導(dǎo)熱性降低而減少了一定的Si元素的含量，可能會(huì)影響鋁合金一定的強(qiáng)度和硬度，而Cu元素的合理添加可以有效的避免這一點(diǎn)，當(dāng)銅作為強(qiáng)化相固溶于鋁基體中或以顆粒狀化合物存在時(shí)，可顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的強(qiáng)度和硬度，避免缸體出現(xiàn)機(jī)械損傷，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
鐵(Fe)元素的主要作用是減少粘模，與硅和鋁形成Al-Si-Fe系晶析物，有助于分散強(qiáng)化。但是如果鐵元素的含量過高，則會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明中鐵元素優(yōu)選的含量為0.7-0.8％，即能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金具有強(qiáng)度，又保證了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金良好的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的散熱性能，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的維修頻率，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
鎂(Mg)元素的主要作用是細(xì)化晶粒，顯著提高合金強(qiáng)度、硬度，減少粘模的傾向，使壓鑄件的表面光滑，避免缸體在脫模時(shí)出現(xiàn)損傷的現(xiàn)象。
錳(Mn)元素的主要作用是提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的強(qiáng)度、韌性、抗應(yīng)力腐蝕性能等。另一方面，錳能阻止發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的再結(jié)晶過程，提高再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化主要是通過MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對再結(jié)晶晶粒長大起阻礙作用，結(jié)晶晶粒被細(xì)化后，有利于鋁合金的散熱性能的提升。MnAl6的還有一作用是能溶解雜質(zhì)鐵，形成(Fe、Mn)Al6，減少鐵的有害影響。
鋅(Zn)元素的主要作用是改善鋁合金的機(jī)械性能和鑄造性能。但是，如果鋅元素的含量過多會(huì)對鋁合金的導(dǎo)熱性產(chǎn)生不良的影響，降低發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的散熱性能，所以本發(fā)明中將鋅元素的含量控制在0.6-0.65％范圍，既能夠保證制得的鋁合金有良好的機(jī)械性能和鑄造性能，又具有良好的散熱性能。
鎳(Ni)元素的主要作用是提高鋁合金的抗腐蝕性能和延展性等，能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的耐磨性、抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能。但是，鎳的含量過高會(huì)不利于鋁合金的散熱，故優(yōu)選的本發(fā)明中的鎳元素的在0.04-0.06％范圍，既能滿足鋁合金的抗腐蝕性能和延展性等，又能保證該鋁合金有良好的散熱能力，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的降溫。
鈦(Ti)元素和鋯(Zr)元素的主要作用是細(xì)化晶粒，改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的塑性變形能力，有利于加工時(shí)變形均勻，使發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的性能優(yōu)異、塑性良好，有利于鑄造及隨后的塑性加工。
稀土(Re)元素銩(Tm)、镥(Lu)和鉺(Er)可以改變合金的結(jié)晶條件，使其組織和性能得到改善。稀土元素較活潑，它熔于鋁液中，極易填補(bǔ)合金相的表面缺陷，從而降低新舊兩相界面上的表面張力，使得晶核生長的速度增大，同時(shí)還在晶粒與合金液之間形成表面活性膜，阻止生成的晶粒長大，使合金的組織細(xì)化。同時(shí)，鋁和稀土形成的化合物在金屬液結(jié)晶時(shí)作為外來的結(jié)晶晶核，會(huì)讓晶核數(shù)大量增加從而使合金的組織細(xì)化。稀土對氫的吸附能力特別大，能大量吸附和溶解氫，且稀土與氫的化合物熔點(diǎn)較高，并且彌散分布于鋁液中，以化合物形成的氫不會(huì)聚集形成氣泡，大大降低鋁的含氫量和針孔率，亦可以進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的散熱性能，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金中加入稀土元素，還可以有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的抗拉強(qiáng)度、硬度和塑性等。當(dāng)稀土(Re)元素的含量較高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致制得的鋁合金變脆，不利于使用，所以本發(fā)明中，優(yōu)選的，銩的含量為0.002-0.003％，鉺的含量為0.01-0.012％，镥的含量為0.01-0.012％。
通常為了增加鋁合金的剛性，需要將其中的Fe比例適當(dāng)提高，但是由于Fe的比重較大，且增加Fe后，鋁合金的延展性和導(dǎo)熱性能會(huì)變差，不利于機(jī)械加工以及在制成發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后的降溫散熱。在此基礎(chǔ)上，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過提高Cu元素和Mn元素的比例，并且將Cu、Mn與Fe元素的比例調(diào)整到大致100：7：16的范圍，既可以提高剛性，同時(shí)又不會(huì)降低其延展性，并且其導(dǎo)熱效率與現(xiàn)有的缸體用鋁合金相比相差不大，依然具有良好的導(dǎo)熱效率，降溫散熱效果優(yōu)良。
S2熔化步驟：
將按比例稱取的原料放入容器中升溫至705-720℃熔化至熔融狀態(tài)，從容器的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱2-3min的氦氣，氦氣由于其自身密度小同時(shí)反應(yīng)活性極低的特點(diǎn)，其在上浮過程中會(huì)將熔體中的部分雜質(zhì)、渣等裹挾并帶往液面。此時(shí)去除反應(yīng)熔渣和浮渣。上述容器優(yōu)選的可以是熔煉爐。
氦氣通入熔融狀態(tài)原料的時(shí)間為3-5min，預(yù)熱后的氦氣與處于熔融狀態(tài)下的原料的溫差相對較小，使得氦氣在熔融狀態(tài)下的原料中的分布更加均勻，且更加容易在熔融的原料中長大，并形成彌散的分布，增大了精煉氣泡與金屬熔體實(shí)際的接觸面積，有利于將熔體中的氣體帶出，起到顯著的除氣效果，且除氣率高，可以減少氦氣的使用量，降低生產(chǎn)成本。通過使用預(yù)熱的氦氣通入鋁合金熔體可以減少制得的鋁合金中的細(xì)小的氣孔和針孔，提高鋁合金的剛性和耐磨、耐腐蝕等機(jī)械性能，有利于延長發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的使用壽命。
更優(yōu)地，在原料投放時(shí)，首先將鋁加入熔煉爐，升溫至705℃，其后逐漸升溫，升溫速率為5℃/min，直到溫度達(dá)到720℃，依次加入鋯、鈦、镥、銩、鐵、鉺、鎳、硅和錳，待上述元素全部熔化之后再加入銅、鎂和鋅；先將高熔點(diǎn)的元素置于熔煉爐內(nèi)熔化，再將熔點(diǎn)相對較低的元素置于熔煉爐內(nèi)熔化，當(dāng)熔點(diǎn)較低的金屬瞬間接觸比自身熔點(diǎn)更高的熔體時(shí)，自身溫度急劇升高，其迅速熔融并迅速在熔體中分散，并且由于已熔化的元素的流動(dòng)性，后添加的低熔點(diǎn)元素能快速地、均勻地彌散于混合的熔體當(dāng)中，減少氣泡的生成，過程中，伴隨氦氣的鼓泡作用，浮渣和殘?jiān)入s質(zhì)被帶完液面并除去，進(jìn)一步減少后續(xù)加工過程中的材料缺陷，并且進(jìn)一步地有助于鋁合金中的各種晶粒之間的結(jié)合的更加緊實(shí)，減少鋁合金中出現(xiàn)細(xì)小針孔的現(xiàn)象，進(jìn)一步在鋁合金的比重較輕的情況下，保證制得的鋁合金具有良好的剛性和延展性，同時(shí)還因?yàn)檩^小的比重有良好的散熱降溫的性能。
S3澆鑄步驟：
將除雜后的融化狀態(tài)下的原料靜置20-30min后澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體，然后對初制缸體進(jìn)行淬火處理和時(shí)效處理。
將除雜后的融化狀態(tài)的原料靜置后再澆鑄能夠進(jìn)一步的促使細(xì)小的氦氣氣泡彌散的分布在鋁合金的熔體中，并且繼續(xù)吸氫上浮、不斷長大，直到溢出液面，即進(jìn)一步減少鋁合金中的氫含量，降低鋁合金中的氣孔，提高鋁合金的耐磨、耐腐蝕性能；但是靜置的時(shí)間不宜過長，因?yàn)槿绻o置的時(shí)間過長則會(huì)導(dǎo)致熔化狀態(tài)鋁合金的表面被氧化變成雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)會(huì)慢慢吸附空氣中的氫氣，反而重新增加了鋁合金中的氫含量，不利于鋁合金中氣泡的減少。
上述的淬火處理按照以下的步驟進(jìn)行，首先，將初制缸體置于410-430℃，保溫8-10h，可以使初制缸體內(nèi)部的溫度均勻一致，使第二相充分固溶，增強(qiáng)第二相中晶體分布的均勻性，從而提高鋁合金的抗力學(xué)腐蝕性能。然后進(jìn)行第一次降溫操作，將初制缸體在2-5min溫度降至200-250℃；之后再進(jìn)行第二次降溫操作，第二次降溫操作的降溫速度為8-12℃/min。淬火處理可以有效地減少馬氏體轉(zhuǎn)變的內(nèi)應(yīng)力，減少工件變形開裂的傾向，增加鋁合金缸體的硬度，提升鋁合金的耐磨性，延長使用壽命。同時(shí)降溫冷卻的過程中降溫的速度選擇要合理，過快或過慢的降溫速度都可能導(dǎo)致制得的初制缸體的內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，反而使制得的缸體變形或開裂。
淬火處理完成之后即可在180-200℃下時(shí)效處理5-7h，經(jīng)過時(shí)效處理的鋁合金缸體中的內(nèi)應(yīng)力有所降低，硬度和強(qiáng)度均有所增加，即可以增加缸體的耐磨和耐腐蝕的性能。
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金及其制備方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
按照比例稱取原料，其中：8.5％的硅，2％的銅，0.7％的鐵，0.55％的鎂，0.15％的錳，0.65％的鋅，0.06％的鎳，0.15％的鈦，0.25％的鋯，0.015％的鉺，0.004％的銩，0.015％的镥，余量為鋁。
將原料裝入容器中升溫至在705℃直至熔化，從容器的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了2min的氦氣，氦氣通入的時(shí)間為5min，并在除去反應(yīng)熔渣和浮渣后，將熔融狀態(tài)的原料靜置20min，再澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體；然后進(jìn)行淬火處理，在410℃下保溫10h后，進(jìn)行第一次降溫操作，2min將初制缸體的溫度降至200℃，之后在以8℃/min的降溫速度進(jìn)行第二次降溫；最后在180℃下時(shí)效處理5h，即可制得發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
實(shí)施例2
按照比例稱取原料，其中：11.5％的硅，5％的銅，0.9％的鐵，0.65％的鎂，0.35％的錳，0.6％的鋅，0.04％的鎳，0.1％的鈦，0.1％的鋯，0.01％的鉺，0.002％的銩，0.01％的镥，余量為鋁。
先將鋁放入熔煉爐中升溫至705℃，在以5℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫，直到溫度達(dá)到720℃，依次加入鋯、鈦、镥、銩、鐵、鉺、鎳、硅和錳，待上述元素全部熔化之后再加入銅、鎂和鋅，從熔煉爐的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了3min的氦氣，氦氣通入的時(shí)間為3min，并在除去反應(yīng)熔渣和浮渣后，將熔融狀態(tài)的原料靜置30min，再澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體；然后進(jìn)行淬火處理，在430℃下保溫8h后，進(jìn)行第一次降溫操作，5min將初制缸體的溫度降至250℃，之后在以12℃/min的降溫速度進(jìn)行第二次降溫；最后在200℃下時(shí)效處理7h，即可制得發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
實(shí)施例3
按照比例稱取原料，其中：9.5％的硅，3.5％的銅，0.8％的鐵，0.6％的鎂，0.25％的錳，0.61％的鋅，0.05％的鎳，0.12％的鈦，0.15％的鋯，0.012％的鉺，0.003％的銩，0.012％的镥，余量為鋁。
將原料裝入容器中升溫至在715℃直至熔化，從容器的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了2.5min的氦氣，氦氣通入的時(shí)間為4min，并在除去反應(yīng)熔渣和浮渣后，將熔融狀態(tài)的原料靜置25min，再澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體；然后進(jìn)行淬火處理，在420℃下保溫9h后，進(jìn)行第一次降溫操作，4min將初制缸體的溫度降至220℃，之后在以10℃/min的降溫速度進(jìn)行第二次降溫；最后在190℃下時(shí)效處理6h，即可制得發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
實(shí)施例4
按照比例稱取原料，其中：10.5％的硅，3.5％的銅，0.82％的鐵，0.58％的鎂，0.25％的錳，0.62％的鋅，0.05％的鎳，0.13％的鈦，0.18％的鋯，0.013％的鉺，0.003％的銩，0.013％的镥，余量為鋁。
將原料裝入容器中升溫至在710℃直至熔化，從容器的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了2min的氦氣，氦氣通入的時(shí)間為3.5min，并在除去反應(yīng)熔渣和浮渣后，將熔融狀態(tài)的原料靜置24min，再澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體；然后進(jìn)行淬火處理，在415℃下保溫8.5h后，進(jìn)行第一次降溫操作，4.5min將初制缸體的溫度降至225℃，之后在以11℃/min的降溫速度進(jìn)行第二次降溫；最后在185℃下時(shí)效處理6.5h，即可制得發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
實(shí)施例5
按照比例稱取原料，其中：9.0％的硅，4.2％的銅，0.75％的鐵，0.62％的鎂，0.22％的錳，0.63％的鋅，0.053％的鎳，0.13％的鈦，0.18％的鋯，0.011％的鉺，0.002％的銩，0.011％的镥，余量為鋁。
將原料裝入容器中升溫至在710℃直至熔化，從容器的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了3min的氦氣，氦氣通入的時(shí)間為3min，并在除去反應(yīng)熔渣和浮渣后，將熔融狀態(tài)的原料靜置26min，再澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體；然后進(jìn)行淬火處理，在425℃下保溫9.5h后，進(jìn)行第一次降溫操作，4.5min將初制缸體的溫度降至235℃，之后在以11.5℃/min的降溫速度進(jìn)行第二次降溫；最后在195℃下時(shí)效處理5h，即可制得發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
實(shí)施例6
按照比例稱取原料，其中：10.2％的硅，5％的銅，0.8％的鐵，0.62％的鎂，0.35％的錳，0.63％的鋅，0.053％的鎳，0.13％的鈦，0.18％的鋯，0.011％的鉺，0.002％的銩，0.011％的镥，余量為鋁。
先將鋁放入熔煉爐中升溫至705℃，在以5℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫，直到溫度達(dá)到720℃，依次加入鋯、鈦、镥、銩、鐵、鉺、鎳、硅和錳，待上述元素全部熔化之后再加入銅、鎂和鋅，從熔煉爐的底部向熔融狀態(tài)的原料通入預(yù)熱了3min的氦氣，氦氣通入的時(shí)間為3min，并在除去反應(yīng)熔渣和浮渣后，將熔融狀態(tài)的原料靜置26min，再澆鑄到模具中，冷卻后取出，得到初制缸體；然后進(jìn)行淬火處理，在425℃下保溫9.5h后，進(jìn)行第一次降溫操作，4.5min將初制缸體的溫度降至235℃，之后在以11.5℃/min的降溫速度進(jìn)行第二次降溫；最后在195℃下時(shí)效處理5h，即可制得發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
比較實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6和對比例1、對比例2和對比例3的導(dǎo)熱系數(shù)和抗拉強(qiáng)度。對比例1、對比例2和實(shí)施例1類似，不同之處在于，對比例1的原料中沒有添加稀土元素鉺、銩和镥，對比例2中僅添加了0.01％的鉺；對比例3和實(shí)施例1類似，不同之處在于對比例3中通入的氦氣未預(yù)熱，除雜之后沒有靜置，直接澆鑄，同時(shí)淬火工藝中也沒有采取兩次降溫操作，僅降溫了一次。根據(jù)《GB/T228-2015》的第一部分《室溫試驗(yàn)方法》和第二部分《高溫試驗(yàn)方法》測試上述9組鋁合金的力學(xué)性能；根據(jù)ASTM E 1461-07中規(guī)定的測試方法，分析上述9組鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果見表1。
表1各個(gè)鋁合金缸體的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)
根據(jù)表1的結(jié)果可知，本發(fā)明的6組實(shí)施例的鋁合金缸體在室溫抗拉能力和高溫抗拉能力方面均強(qiáng)于對比例1、對比例2和對比例3，說明本發(fā)明的鋁合金缸體具有良好的抗裂、抗高壓、延展性等機(jī)械性能；同時(shí)本發(fā)明的6組實(shí)施例的鋁合金缸體的導(dǎo)熱系數(shù)均大于對比例1、對比例2和對比例3的導(dǎo)熱系數(shù)，說明本發(fā)明的鋁合金缸體同時(shí)添加的三種稀土元素有利于提升散熱性，澆鑄前通入預(yù)熱后的氦氣、靜置，并在淬火時(shí)采取兩次降溫也能在進(jìn)一步保證鋁合金的硬度和延展性等機(jī)械強(qiáng)度和良好的散熱性，即能夠有利于延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金及其制備方法，該用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的鋁合金的加工性能好、比重輕、耐腐蝕性能、室溫性能和高溫性能良好，且該鋁合金的散熱性良好，利于使用過程中的降溫，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的使用壽命；該制備方法能夠快速、充分的除去鋁合金中的氣體和雜質(zhì)，減少制備出的鋁合金中的氣泡的數(shù)量和雜質(zhì)的含量，提升鋁合金的強(qiáng)度、抗拉性能、耐腐蝕性能和鋁合金表面的光滑程度等，并能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的散熱性，有利于使用過程中的降溫，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效率和延長使用壽命。
以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。