【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋁合金，尤其涉及一種擠壓鑄造用鋁合金材料及其制備方法。
技術介紹
1、活塞是發動機中最重要的零件之一，有發動機的“心臟”之稱；活塞承受燃氣壓力，并且通過活塞銷將能量傳給連桿驅動曲軸運動，因而活塞的設計是決定發動機整體質量的重要因素。目前隨著柴油機升功率和燃爆壓力等技術指標不斷提升，活塞的工作環境變得相當惡劣，同時承受著高壓、高速、高溫的機械負荷和熱負荷。在此工作環境中的活塞對其材料具有特殊的要求，活塞材料需具有密度小、質量輕、熱傳導性好、吸熱性差、熱膨脹系數小的特點，并具有足夠的高溫強度、耐磨和耐蝕性能及好的尺寸穩定性；另外還應具有成形及加工性能好、成本低廉的特點。
2、目前，國內外柴油發動機活塞采用重力鑄造成型，其活塞材料大多采用共晶al-si合金，代表性的al-si合金活塞材料牌號為zl109(成分如表1所示)。為了進一步提高zl109活塞材料的耐熱性能，對zl109進行了成分優化，提高cu、ni等強化元素含量，完善活塞合金alsicumgni材料(成分如表2所示)。
3、表1zl109材料的成分數據表(wt％)
4、 si cu mg ni fe
5、表2alsicumgni材料的成分數據表(wt％)
6、 si cu mg ni fe al 11～13 3.5～5 0.6～1.2 1.5～3 ≤0.5 余量
7、隨著科技的發展，車輛輕量化、高機動性和高可靠性對柴油機高功率和高爆壓等技術提出了更高的要求，活塞將在更高溫度和更高摩擦磨損條件下工作，承受更高熱負荷和機械負荷。傳統活塞材料已無法滿足柴油機高技術指標要求，因此開發高性能的活塞材料已是必然趨勢。
8、zl109活塞材料和alsicumgni活塞材料最主要缺點是上述活塞材料無法承受400℃及以上工況溫度，活塞極易產生疲勞裂紋，同時活塞無法保證高轉速條件下的可靠性，即上述活塞材料的耐熱性、高強度、高抗疲勞性能、高耐磨性等性能不足。
9、為了提高活塞材料性能，國內外活塞企業相繼將al2o3纖維應用到活塞上，其以alsicumgni材料為基體材料，由此，活塞的耐磨損性、尺寸穩定性、高溫強度等得到一定提高，然而al2o3纖維會使活塞材料產生各向異性，還存在與鋁液結合困難、機械加工困難、制備成本高等問題，因此，上述活塞材料也一直未能實現批量應用。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題在于提供一種擠壓鑄造用鋁合金材料及其制備方法，本申請提供的擠壓鑄造用鋁合金材料具有優異的力學性能、高彈性模量和高耐磨性。
2、有鑒于此，本申請提供了一種擠壓鑄造用鋁合金材料，以質量百分計，包括：
3、si6.5～11.5％，ni?2.1～3.7％，cu1.2～2.3％，mg?0.4～0.8％，zr0.08～0.15％，sr?0.015～0.035％，fe≤0.7％，還包括b、ti、al2o3和余量的al；
4、以b、ti、al2o3的含量分別為x、y、z計，其中x為0.15～0.3％，y為0.02～0.06％，且滿足以下關系：9.5x+1.7y+0.1≤z≤13x+2.1y+0.4。
5、優選的，z＝1.6～4.2％。
6、本申請還提供了所述的鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：
7、s1)將鈦粉、硼粉和納米氧化鋁粉末進行混合，干燥后得到混粉；
8、s2)將硅原料、銅原料、鎳原料、鋁原料和鋯原料按照比例配料后熔化再加入所述混粉，得到合金熔體；
9、s3)將所述合金熔體除氣同時加入鎂原料和鋁鍶合金，再進行精煉；
10、s4)將精煉后的合金熔體進行打渣，得到鋁水；
11、s5)將所述鋁水進行電磁攪拌，再進行擠壓鑄造，得到擠壓鑄造用鋁合金材料。
12、優選的，所述擠壓鑄造之后還包括：
13、將得到的鋁合金材料先進行固溶工藝再進行時效工藝；
14、所述固溶工藝的溫度為500～600℃，時間為5～10h，冷卻介質為75～100℃熱水；
15、所述時效工藝的溫度為200～300℃，時間為8～10h，冷卻介質為空氣。
16、優選的，步驟s1)中，所述混合采用剛玉陶瓷罐回轉式混粉，所述混合加入碳化硅陶瓷球，所述碳化硅陶瓷球的質量和所述鈦粉、所述硼粉和所述納米氧化硅粉末的總質量的比例為(0.7～2.2)：1；所述剛玉陶瓷罐的轉速為100～150r/min，所述混合的時間為8～10h；所述干燥的溫度為120～160℃，時間為4～10h。
17、優選的，步驟s2)中，所述配料的順序依次為：硅原料、部分鋁原料、鎳原料、銅原料和鋁鋯合金；
18、在所述熔化的過程中，在400～500℃保溫30～60min加入另一部分鋁原料；
19、所述混粉的加入時機為熔體溫度為700～750℃；
20、所述混粉加入后待熔體升溫至800～880℃，保溫1～2h。
21、優選的，所述除氣的開始溫度為750～780℃，所述除氣的轉子速度為380～460r/min；所述精煉的時間為8～15min，氬氣流量為0.4～0.6m3/h。
22、優選的，所述打渣的打渣劑的加入量為合金熔體總重量的0.5～1.5％。
23、優選的，所述電磁攪拌的溫度為650～690℃，所述電磁攪拌的時間為15～30min，攪拌頻率為2.5～本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種擠壓鑄造用鋁合金材料，以質量百分計，包括：
2.根據權利要求1所述的鋁合金材料，其特征在于，z＝1.6～4.2％。
3.權利要求1所述的鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述擠壓鑄造之后還包括：
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S1)中，所述混合采用剛玉陶瓷罐回轉式混粉，所述混合加入碳化硅陶瓷球，所述碳化硅陶瓷球的質量和所述鈦粉、所述硼粉和所述納米氧化硅粉末的總質量的比例為(0.7～2.2)：1；所述剛玉陶瓷罐的轉速為100～150r/min，所述混合的時間為8～10h；所述干燥的溫度為120～160℃，時間為4～10h。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S2)中，所述配料的順序依次為：硅原料、部分鋁原料、鎳原料、銅原料和鋁鋯合金；
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述除氣的開始溫度為750～780℃，所述除氣的轉子速度為380～460r/min；所述精煉的時間為8～15min，氬氣流量為0.4～0.6
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述打渣的打渣劑的加入量為合金熔體總重量的0.5～1.5％。
9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述電磁攪拌的溫度為650～690℃，所述電磁攪拌的時間為15～30min，攪拌頻率為2.5～3.5Hz，攪拌強度為40％～60％，正反換向時間為25～35s/次；所述電磁攪拌的鋁水表面流動速度為0.4～1.0m/s，底部流動速度為0.7～1.5m/s。
10.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述擠壓鑄造的壓力為300～600bar，保壓時間為10～20s，所述擠壓鑄造的模具溫度為150～250℃，所述擠壓鑄造的鋁水澆注溫度為600～750℃。
...【技術特征摘要】
1.一種擠壓鑄造用鋁合金材料，以質量百分計，包括：
2.根據權利要求1所述的鋁合金材料，其特征在于，z＝1.6～4.2％。
3.權利要求1所述的鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述擠壓鑄造之后還包括：
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s1)中，所述混合采用剛玉陶瓷罐回轉式混粉，所述混合加入碳化硅陶瓷球，所述碳化硅陶瓷球的質量和所述鈦粉、所述硼粉和所述納米氧化硅粉末的總質量的比例為(0.7～2.2)：1；所述剛玉陶瓷罐的轉速為100～150r/min，所述混合的時間為8～10h；所述干燥的溫度為120～160℃，時間為4～10h。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s2)中，所述配料的順序依次為：硅原料、部分鋁原料、鎳原料、銅原料和鋁鋯合金；
7.根據權利要求3所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：廖從來，易綠林，張洪祥，朱茂春，王熹，馬俊，黃德威，夏治濤，吳杰，李耀，李岳，喬佳旭，胡憶明，張詠，毛駿宇，
申請(專利權)人：湖南江濱機器集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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