一种用于汽车发动机的铝合金气缸套及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及汽车工业技术领域，尤其是设及一种用于汽车发动机的侣合金气缸套 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民生活水平的不断提高，对汽车的需求量越来越大，对汽车性能的要求也 越来越高，导致国内汽车工业迅速发展，汽车零配件国产化程度不断提高。
[0003] 汽车发动机的汽缸包括缸体、气缸套W及活塞。目前，气缸套多为铸铁材质，缸体 在发动机轻量化的技术发展趋势下，已经变成侣合金材质。同样的，在发动机轻量化的技术 发展趋势下，也出现了侣合金材质的气缸套。虽然，工程技术人员对侣合金制气缸套的组 分、含量W及生产工艺进行了优化，但是鉴于侣合金与铸铁的本性差别，侣合金在强度、硬 度、高溫稳定性W及耐磨性上仍逊于铸铁材料，使得侣合金制气缸套的使用性能和使用寿 命较低，无法满足现有发动机的要求。
[0004] 因此，如何提高侣合金气缸套的强度、硬度、高溫稳定性W及耐磨性，进而提高侣 合金气缸套的使用性能和使用寿命，满足现有发动机的使用要求是目前本领域技术人员亟 需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种用于汽车发动机的侣合金气缸套，该侣合金气缸套具有 较高的的强度、硬度、高溫稳定性W及耐磨性，在实际使用过程中，具有较高的使用性能和 使用寿命，能够满足现有发动机的使用要求。本发明另一目的是提供一种上述用于汽车发 动机的侣合金气缸套的制备方法。
[0006] 为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
[0007] -种用于汽车发动机的侣合金气缸套，所述侣合金气缸套仅包括管状侣合金基体 和设置于所述侣合金基体内表面上的锻铭层；
[000引所述侣合金基体由包括W下重量百分比的组分的侣合金制成：Si :13%~15%; Cu:l%~2%;Mg:0.2%~0.5%;Mn:0.1%~0.3%;Cr:0.1%~0.3%;C:0.1%~0.3%; 化:0 ~0.5%;1'1:0~0.15%;1?6:0.1%~0.3%;其余为八1。
[0009] 优选的，所述Si的重量百分比为13.5%~14.5%。
[0010] 优选的，所述化的重量百分比为1.2%~1.8%。
[0011] 优选的，所述化的重量百分比为0.15 %~0.25 %。
[0012] 优选的，所述C的重量百分比为0.15%~0.25%。
[0013] 本发明的有益技术效果：
[0014] 本发明在侣合金基体中添加了 Si元素，Si元素能够提高侣合金的抗拉强度和硬 度，还能与Mg形成Mg-Si金属化合物，改善侣合金的热性能。
[0015] 本发明在侣合金基体中添加了 Mg元素，Mg元素能够使晶格产生崎变，引起固溶强 化，从而提高侣合金的强度和硬度，同时Mg元素还可W提高侣合金的耐腐蚀性和耐热性能；
[0016] 本发明在侣合金基体中添加了化元素，在合金中形成0-化Al7、ri-Cr2Al等巧中弥散 性高溫强化相，且能细化铸造组织，从而提高侣合金的室溫强度和高溫强度;化还能提高侣 合金的耐磨性。
[0017] 本发明在侣合金基体中添加了 C元素，C元素能够提高侣合金的强度、硬度、伸长 率、断裂初度和耐磨性能等综合力学性能，减小合金的热膨胀系数，增加合金的导热性能， 显著地提高侣合金的高溫强度和高溫硬度；
[0018] 本发明在侣合金基体中添加了稀±元素36，稀±元素 RE为表面活性元素，可集中 分布在晶界面上，降低相与相之间的拉力，因而使形成临界尺寸晶核的功减小，结晶核数量 增加，从而使晶粒细化，提高侣合金的强度和硬度，稀±元素 RE还能够提高侣合金的伸长 率、断裂初度和耐磨性能等其它力学性能，减小合金的热膨胀系数，增加合金的导热性能， 显著地提高侣合金的高溫强度和高溫硬度。
[0019] Mn能提高耐热性;Ti不仅能细化组织，又能提高其耐热性和锻压时侣合金的流动 性，从而改善气缸套表面质量，提高材料高溫机械性能;C元素和稀±元素 RE在电磁揽拌作 用下，能在侣合金中形成一种介于金属和非金属之间的复合自润滑物质，由于自润滑物质 的存在，大大地降低了汽缸比压，并使磨擦偶摩擦面之间得到充分润滑，自润滑物质的组成 成份有利于避免粘着磨损的发生，从而保证空调压缩机的气密性，提高了压缩机的使用性 能。
[0020] 综上所述，本发明提供的侣合金气缸套包括侣合金基体和锻铭层，本发明通过对 侣合金基体中元素的种类及其含量进行选择和控制，不仅提高了上述侣合金基体在室溫下 的强度W及硬度，还提高了侣合金基体的高溫稳定性，使其在运转过程中的高溫环境下同 样具有较高的强度和硬度，使其可W作为侣合金气缸套的骨架，提供充分的结构支撑力;进 一步的，本发明在上述侣合金基体的内表面上设置一层锻铭层，使得气缸套与活塞配合滑 动的工作面具有较高的耐磨性，重点部位重点加强，弥补侣合金基体在耐磨性方面的先天 性不足。本发明中侣合金基体和锻铭层发挥各自的作用，使得二者结合形成的气缸套具有 较高的强度、硬度、高溫稳定性W及耐磨性，提高了侣合金气缸套的使用性能和使用寿命， 满足了现有发动机的要求。
[0021] 本发明还提供了上述任意一项所述用于汽车发动机的侣合金气缸套的制备方法， 包括W下步骤：
[0022] 1)烙炼:将A1源、S i源、C源、Mg源、化源、化源、Mn源、RE源、Zn源、T i源烙炼成烙液；
[0023] 2)压铸:将步骤1)的得到的烙液进行压铸，得到侣合金气缸套毛巧；
[0024] 3)机加工:将所述步骤2)得到的侣合金气缸套毛巧依次进行粗车、粗僮、车工艺外 圆、精僮W及精车外圆，得到管状的侣合金基体；
[0025] 4)电锻铭:将所述步骤3)得到的侣合金基体的内表面依次进行有机溶剂清洗、除 油、浸重金属盐、酸洗、一次浸锋、退锋、光亮处理、二次浸锋、装夹具、电锻硬铭、补锻铭、不 良铭处理W及热处理，得到带有锻铭层的侣合金气缸套半成品；
[0026] 5)巧磨：将所述步骤4)得到的侣合金气缸套半成品依次进行粗巧磨、精巧磨W及 平台巧磨，得到侣合金气缸套成品。
[0027] 优选的，所述步骤2)中，烙液溫度为650°C~750°C，模具溫度为150°C~250°C，铸 造压力为l〇〇Mpa~l2〇Mpa。
[00%]优选的，所述步骤4)中，浸重金属盐处理所用浸液包括20g/L~30g/L的=氯化铁， 150mL/L~250mL/L的盐酸，浸液溫度为70°C~100°C，处理时间为0.5min~l.Omin。
[0029] 优选的，所述步骤4)中，电锻硬铭处理所用锻液包括：240g/L~260g/L的Cr化， 1.4g/L~1.6g/L 的出 S〇4,2g/L~5g/L 的化3+。
[0030] 优选的，所述步骤4)中，热处理的具体操作为：先进行固溶处理，固溶处理溫度为 500°C~550°C，固溶处理时间为化~化，水泽冷却;然后进行时效处理，时效处理溫度为200 。(:~250°C，时效处理时间为化~化，空冷。
[0031] 与现有技术相比，本发明提供的制备方法采用上述优选的侣合金材料作为生产侣 合金基体的原材料，采用上述优选的含铭材料作为制备锻铭层的原材料，在优化原材料的 基础上，通过采用烙炼、压铸、机加工、电锻W及巧磨工艺，并优化各项处理过程中的工艺参 数，从而进一步提高了气缸套的强度、硬度、高溫稳定性W及耐磨性，提高了侣合金气缸套 的使用性能和使用寿命，满足了现有发动机的要求。
【具体实施方式】
[0032] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，运些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限 制。
[0033] 本发明提供了一种用于汽车发动机的侣合金气缸套，所述侣合金气缸套仅包括管 状侣合金基体和设置于所述侣合金基体内表面上的锻铭层;所述侣合金基体由包括W下重 量百分比的组分的侣合金制成：Si:13%~15%;Cu:l%~2%;Mg:0.2%~0.5%;Mn:0.1% ~0.3%;Cr:0.1%~0.3%;C:0.1%~0.3%;Zn:0~0.5%;Ti:0~0.15%;RE:0.1%~ 0.3%;其余为Al。
[0034] 本发明在侣合金基体中添加了 Si元素，Si元素能够提高侣合金的抗拉强度和硬 度，还能与Mg形成Mg-Si金属化合物，改善侣合金的热性能。所述Si元素的重量百分比为 13%~15%，优选为13.5%~14.5%，更优选为13.7%~14.2%。
[0035] 本发明在侣合金基体中添加了 Cu元素，Cu元素与Al元素形成目相，而目相起固溶强 化和弥散强化作用，提高了侣合金的拉伸强度和屈服强度。Cu元素还可W提高侣合金基体 的导热性，将活塞运转过程中产生的热量快速通过气缸套传递到外界去，改善了气缸套和 活塞的工作环境，提高了气缸套和活塞的使用寿命。所述化的重量百分比为1%~2%，优选 为1.2%~1.8%，更优选为1.3%~1.7%。
[0036] 本发明