具有优良的弹性和耐磨性的过共晶铝-硅基合金制造技术

本发明专利技术涉及一种具有优良的弹性和耐磨性的铝合金。所述铝合金具有优良的弹性和耐磨性，并且通过包含额外的加强相的形成如Al3Ni相形成改善了耐磨性。具体地，加强相可通过添加可加强和提高性能的镍(Ni)产生，所述性能可由于诸如TiAlSi的三元相的产生而降低。所述铝合金包含约13wt％至21wt％的硅(Si)、约1wt％至5wt％的镍(Ni)、约4wt％至5wt％的钛(Ti)、约0.7wt％至1wt％的硼(B)、以及基于所述铝合金的总重量的剩余的Al。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求2015年8月13日于韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0114284号的优先权权益，其内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及具有优良的弹性和耐磨性的过共晶Al-Si基合金。过共晶Al-Si基合金可包含钛(Ti)、硼(B)、镍(Ni)等，并且还包含通过向Al3Ti添加初级Si相而产生的TiAlSi相等，从而克服性能恶化。
技术介绍
近来，许多国家包括发达国家一直尝试通过加强各种环境规则去控制环境污染。在车辆工业中，已经通过减轻重量等进行了用于提高燃料效率的研究来满足这样渐增的环境规则。因此，对于车辆的减轻重量和高扭矩需求已逐渐加强。为满足这种需求，已经通过利用具有密度为传统钢材料1/3的铝合金来进行对减轻重量的研究，并且，例如，已经开发了过共晶Al-Si基合金等。与其他Al基合金相比，过共晶Al-Si基合金还可有优良的耐磨性、令人满意的耐腐蚀性和低热膨胀系数，并且因此被广泛地用于耐磨性部件如汽缸体或者车辆内燃机中的汽缸体。通常，过共晶Al-Si基合金包含16wt％至18wt％的硅(Si)、0.5wt％或更少的铁(Fe)、4wt％至5wt％的铜(Cu)、0.1wt％或更少的锰(Mn)、0.45wt％至0.65wt％的镁(Mg)、0.1wt％或更少的锌(Zn)、0.2wt％的钛(Ti)和剩余的铝(Al)。例如，为保证耐磨性，某些过共晶Al-Si基合金包含超过ADC12基铝合金中硅(Si)量的大量的硅(Si)。在现有技术中，由这种组合物组成的合金可被称为A390基铝合金。作为类似于A390基铝合金的合金，ADC12基铝合金也已经被开发。ADC12基铝合金在其组成上不同于A390基铝合金，因此ADC12基铝合金仅包含9.6wt％至12.0wt％的硅(Si)，不同于A390基铝合金。由于在硅含量上的这种差异，ADC12基铝合金具有约71GPa的弹性模量，然而，它不适于用在车辆部件中。为了解决这种问题，已经开发了利用由向ADC12基铝合金中添加钛(Ti)和硼(B)形成的Al3Ti的沉淀硬化效果以提高ADC12基铝合金的弹性模量和耐磨性的技术。例如，ADC12-5Ti-1B可由向ADC12基铝合金中添加5wt％的钛(Ti)和1wt％的硼(B)形成，并且其具有约89GPa的弹性模量，其与未添加钛(Ti)和硼(B)时相比较增加约25％。然而，ADC12基铝合金的最高的硅(Si)含量是12wt％，因此通过增加硅(Si)的含量来提高性能是有限的。因此，如在ADC12基铝合金中一样，通过向具有高于ADC12基铝合金的硅(Si)含量的A390基铝合金添加5wt％的钛(Ti)和1wt％的硼(B)来制备A390-5Ti-1B合金。例如，A390-5Ti-1B合金具有约90GPa的弹性模量。然而，A390-5Ti-1B合金中初级Si相被引入到通过添加钛(Ti)和硼(B)形成的Al3Ti中，由此形成了TiAlSi三元相，从而降低了铝合金的弹性效果等。因此，本专利技术已尝试通过在铝合金中添加钛(Ti)、硼(B)、镍(Ni)等来开发可提高如耐磨性等之类的性能的共过晶Al-Si基合金。
技术实现思路
在优选方面，本专利技术提供了共过晶Al-Si基合金，其通过产生如Al3Ti和Al3Ni的相可具有增加的弹性、耐磨性等，因为除钛(Ti)和硼(B)以外铝还可包含额外的镍(Ni)。在本专利技术的一个方面，在下文提供了有着优良的弹性和耐磨性的共过晶Al-Si基合金或者铝合金。铝合金可包含：约13wt％至21wt％的硅(Si)、约1wt％至5wt％的镍(Ni)、约4wt％至5wt％的钛(Ti)、约0.7wt％至1wt％的硼(B)、组成铝合金余量的铝(Al)。除非另外指出，wt％被理解为基于铝合金组合物的总重量。优选地，钛(Ti)的量可以是约4wt％以及硼(B)的量可以是约1wt％。另外，铝组合物还可以包含约4wt％至5wt％的铜(Cu)、约0.45wt％至0.65wt％的镁(Mg)、约1.3wt％或者更少的铁(Fe)、约0.1wt％或者更少的锰(Mn)以及约0.1wt％或者更少的锌(Zn)。具体而言，镍(Ni)的量可以是约2.3wt％至5wt％，或具体地，约5wt％的量，所有的wt％都基于铝合金的总重量。进一步提供了铝合金，其可由本文所述的成分、或者基本上由本文所述的成分组成。例如，铝合金可由以下成分、或者基本上由以下成分组成：约13wt％至21wt％的硅(Si)、约1wt％至5wt％的镍(Ni)、约4wt％至5wt％的钛(Ti)、约0.7wt％至1wt％的硼(B)、组成铝合金余量的铝(Al)，所有的wt％都基于铝合金组合物的总重量。更进一步提供了包含上述铝合金的车辆。具体地，如汽缸体或者车辆内燃机中的汽缸体之类的车辆部件可包含如上所述的铝合金。本专利技术的其他方面在下文公开。附图说明本专利技术的上述或其他目的、特征和其他优点可结合附图从下面的详细描述中更加清晰地理解，其中：图1示出了在示例性过共晶Al-Si基合金中Al3Ni的示例性相形成；图2示出了在示例性过共晶Al-Si基合金中Al3Ni、Al3Ti和Si的示例性相形成；图3示出了在示例性过共晶Al-Si基合金中Al3Ni、AlTiSi和Si的示例性相形成；图4示出了在示例性过共晶Al-Si基合金中在行扫描区域10内组分的含量；图5示出了在示例性过共晶Al-Si基合金中产生的Al3Ni的相形成的电子显微镜图像(微米尺度)；图6示出了在示例性过共晶Al-Si基合金中产生的Al3Ni相形成的电子显微镜图像(纳米尺度)；图7是示出在示例性A390-4Ti-1B-χNi中根据作为Ni含量的χ和温度的相形成的曲线图；图8是示出根据本专利技术的示例性实施方式，根据在温度约为800℃时制备的示例性铝合金中和在温度约为750℃时再融化铸块后制造的铸件中的钛(Ti)含量的弹性模量中的改变的曲线图；图9是示出根据根据本专利技术的示例性实施方式，根据在温度约为800℃时制备的示例性铝合金中和在温度约为750℃时再融化铸块后制造的铸件中的硅(Si)含量的弹性模量中的改变的曲线图；以及图10是示出根据本专利技术的示例性实施方式，包含示例性铝合金的示例性牵引器变速箱的图像。【符号说明】10：行扫描区域100：部件1110：部件2120：部件3具体实施方式本文所使用的术语仅为了描述特定示例性实施方式，并非意在限制本专利技术。如在本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚的指出。还将理解，在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包含的”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任意和所有组合。除非明确地声明或从上下文显而易见，本文所用的，术语“约”应理解为在本领域中正常的公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、或0.01％之内。除非从上下文另外清楚可见，本文提供的所有数值都被术语“约”所修饰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金，其包含：约13wt％至21wt％的硅(Si)；约1wt％至5wt％的镍(Ni)；约4wt％至5wt％的钛(Ti)；约0.7wt％至1wt％的硼(B)；以及组成所述铝合金余量的铝(Al)，所有的wt％都基于所述铝合金的总重量。

【技术特征摘要】
2015.08.13 KR 10-2015-01142841.一种铝合金，其包含：约13wt％至21wt％的硅(Si)；约1wt％至5wt％的镍(Ni)；约4wt％至5wt％的钛(Ti)；约0.7wt％至1wt％的硼(B)；以及组成所述铝合金余量的铝(Al)，所有的wt％都基于所述铝合金的总重量。2.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述钛(Ti)的量为约4wt％并且所述硼(B)的量为约1wt％。3.根据权利要求1所述的铝合金，还包含：约4wt％至5wt％的铜(Cu)；约0.45wt％至0.65wt％的镁(Mg)；约1.3wt％或者更少的铁(Fe)；约0.1wt％或者更少的锰(Mn)；以及约0.1wt％或者更少的锌(Zn)，所有的wt％都基于所述铝合金的总重量。4.根据权利要求1所述的铝合金，其中所述镍(Ni)的量为约2.3wt％至约5wt％。5.根据权利要求4所述的铝合金，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李太揆，金在皇，朴训模，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR