本發(fā)明屬于一種耐高溫負(fù)荷、熱體積穩(wěn)定性好、耐磨損的合金材料，主要用于制造各種活塞，尤其是中等功率的強(qiáng)化柴油機(jī)活塞。
活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要基礎(chǔ)件之一。它在高溫高壓氣體推動(dòng)下，高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，要求材料應(yīng)具有良好的高溫強(qiáng)度、耐磨損，并且活塞本體在工作高溫下體積膨脹小、不產(chǎn)生熱拉缸現(xiàn)象。目前使用的活塞材料多數(shù)為鋁硅銅鎂系合金，這種合金活塞本體取樣的高溫瞬時(shí)抗拉強(qiáng)度（300℃，保溫30分鐘，變形速率0.1～0.3%/分鐘）低于8Kgf/mm2，活塞熱體積穩(wěn)定性（250℃，保溫4小時(shí)，自然冷卻。測量加熱前后活塞頭部外園相互垂直的兩個(gè)直徑各自的變化率）大于0.03%。此外，合金金相顯微組織中，鐵的金屬間化合物相形態(tài)不穩(wěn)定，常有粗大針狀形態(tài)的鐵的金屬間化合物相出現(xiàn)，并且活塞本體針孔多。為了改進(jìn)活塞合金，提高各方面性能，在合金中常加入1.3～2.5%鎳，如西德Mahle公司的活塞合金Mahle124，含鎳1.3%（重量百分?jǐn)?shù)），由于鎳用量大，煉制含鎳的中間合金能量消耗大，大大提高活塞成本。
本發(fā)明的目的在于研制一種新型的活塞合金，以降低活塞成本，同時(shí)又能提高活塞的高溫強(qiáng)度、耐磨性和熱體積穩(wěn)定性，保證對活塞金相顯微組織和針孔要求。以代替目前使用的無鎳活塞合金或含鎳的活塞合金。
本發(fā)明是以鋁-硅-銅-鎂系合金為基礎(chǔ)，通過添加微量鑭、鈦等元素研制而成。合金經(jīng)磷變質(zhì)處理，并且通過控制合金熔煉工藝和熱處理工藝，使合金的金相顯微組織為多相組織：細(xì)小短桿狀或點(diǎn)狀的共晶硅;少量細(xì)小初生硅;鐵的金屬間化合物均呈細(xì)小魚骨狀，無針狀形態(tài)出現(xiàn);在α-A1基體上彌散分布熱穩(wěn)定性高的含鑭金屬間化合物硬質(zhì)點(diǎn);鋁合金中不可避免的氫，呈鑭-氫的化合物L(fēng)axHy存在，高度彌散分布在基體中，減少氫引起的針孔有害作用。合金的化學(xué)成份（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算）：Si：11～13%，Cu：1～1.3%;Mg：1～1.3%;La：0.03～0.1%;Ti：0.1～0.2%;P：0.005～0.05%;其余為Al。采用金屬型將合金鑄造成活塞毛坯，經(jīng)固溶處理和時(shí)效處理。
本發(fā)明的合金活塞本體取樣高溫瞬時(shí)抗拉強(qiáng)度≥10Kgf/mm2，常溫抗拉強(qiáng)度≥25Kgf/mm2，布氏硬度HB≥100，活塞熱體積穩(wěn)定性＜0.015%，工作時(shí)不產(chǎn)生熱拉缸現(xiàn)象，鐵的金屬間化合物相呈細(xì)小魚骨狀分布，降低了針孔的有害作用，形成的鑭-氫化合物高度彌散分布，起到了彌散強(qiáng)化有利作用。由于加入極微量鑭，與加入鎳的成本相比，至少降低50%，且合金熔煉工藝簡單、無污染、無腐蝕、能耗低。該合金適用于各種活塞生產(chǎn)，尤其是中等功率的強(qiáng)化柴油機(jī)活塞。
1、一種鋁硅銅鎂鑭鈦活塞合金，以鋁-硅為基，添加其他元素組成。本發(fā)明的特征是合金的化學(xué)成份(重量百分?jǐn)?shù))：Si：11～13%；Cu：1～1.3%；Mg：1～1.3%；La：0.03～0.1%；Ti：0.1～0.2%；P：0.005～0.05%；其余為Al。
2、權(quán)利要求1所述的活塞合金，其特征是合金為多相顯微組織：細(xì)小短桿狀或點(diǎn)狀的共晶硅;少量細(xì)小初生硅;鐵的金屬間化合物呈細(xì)小魚骨狀形態(tài)，無針狀形態(tài);在α-Al基體上彌散分布熱穩(wěn)定性高的鑭金屬間化合物硬質(zhì)點(diǎn);基體上還分布有高度彌散的鑭-氫化合物。
3、權(quán)利要求1或2所述的活塞合金，其特征是用金屬型鑄造成活塞毛坯，經(jīng)固溶處理和時(shí)效處理。