自生混合颗粒增强铝合金缸套及其制备方法 技术领域 本发明涉及一种发动机气缸部件， 特别是一种自生混合颗粒增强铝合金缸套及其 制造方法。
背景技术 缸套是内燃发动机的重要零部件之一， 其内表面由于受到高温高压燃气的作用并 与高速运动的活塞接触而极易磨损。因此， 缸套的机械性能和高温热性能对发动机的工作 效率， 使用寿命以及工作状态有重要的影响。
近年来， 铝合金缸套的技术开发成为重要议题， 已有技术中出现了高硅铝合金缸 套喷射冶金法、 铝合金气缸内表面涂覆处理工艺以及离心铸造法制备 Al-Si-Mg 合金以及 初晶 Si/Mg2Si 颗粒增强铝合金缸套内层工艺。 另外， 开展了离心铸造 Al-Ni 和 Al-Ni-Si 合 金初生铝镍相梯度功能复合材料的基础研究。同时， 报道了采用 Al-Ni-Si 合金材料来制备 发动机箱体， 汽缸套以及活塞的技术。现分别叙述如下 ：
1. 高硅铝合金气缸套的工艺主要是采用快速凝固喷射成形 + 高温挤压。德国戴 姆勒 - 奔驰汽车制造公司与 PEAK 公司合作已将该法应用于部分高档轿车发动机缸套的制 造 ( 见中华人民共和国专利局 “发明专利申请公开说明书” ， 发明名称 ： 超共晶铝合金汽缸 衬筒及其制造方法 ； 申请号 ： 95117636.6 ； 申请日 ： 95.10.24 ； 公开日 ： 1996 年 8 月 28 日 )。 但是， 该法工艺流程长、 设备投入大， 气缸套制造成本很高。
2. 铝合金气缸内表面涂覆工艺主要是对铝合金缸套内表面进行陶瓷化处理， 如喷 涂耐磨涂层或激光烧结 Si， Al2O3 等耐磨颗粒。该方法首先将发动机缸体和缸套同时整体 铸出， 为了提高缸套的耐磨性， 用激光熔化缸套的内表面， 同时将增强颗粒熔覆至缸套内表 面， 然后机械加工成形。 该法的主要不足在于熔覆层有孔洞， 在使用过程中出现熔覆层脱落 的现象。
3. 离心铸造法制备初晶 Si/Mg2Si 颗粒增强缸套内层工艺是最近被提出的 ( 见中 华人民共和国专利局 “发明专利申请公开说明书” ， 发明名称 ： 内层颗粒增强缸套及其制造 方法 ； 申请号 ： 200810070197.0 ； 申请日 ： 2008.8.27 ； 公开日 ： 2009 年 1 月 7 日 )。 这种方法 的最大特点是尽可能的遵循了现有普通铸铁缸套的制造方法， 生产效率高且工艺简单。然 而， 这种缸套由于是颗粒内层增强， 在离心铸造过程中， 铸造夹渣、 气孔等缺陷与颗粒同时 偏移至铸件内层区域， 致使其机械加工难度增大， 缸套成品率降低并影响了其耐磨性能。
4. 欧洲专利 DE19845279A1 号曾公开一种采用 Al-Ni-Si 合金材料来制备发动 机箱体， 汽缸套以及活塞。该专利文件仅研究了一定合金成分的 Al-Ni-Si 合金材料 (Si 12-17％ (wt.)， Ni(4.1+0.2x Si％ ) 到 12％， Cu， Mg， Mn， Fe， Ti， B 和 P 总共 0.5-8％， 其余 为 Al) 能用于制备发动机零部件， 最终获得的组织是初晶 Si 均匀的分布在铝镍相和基体 中。 该专利涉及的制备发动机箱体， 汽缸套以及活塞的工艺方法是普通重力铸造方法， 没有 涉及到离心铸造的方法。另外， 该合金的 Si 含量较低， 不足以形成足够高硬度的初晶 Si 颗 粒。
5. 国内外已经报道了大量的关于 Al-Ni 二元合金离心铸造制备自生梯度功能复 合材料 (Functionally Gradient Materials， 简称 FGM) 的基础研究。日本学者 Yoshimi Watanabe 等研究了离心铸造制备的 Al-Al3Ni 功能梯度材料的颗粒尺寸、 形状， 以及重力 系数和冷却速度等对颗粒梯度分布的影响 ( 见 Science and Engineering of Composite Materials Vol.11， Nos.2-3， 2004， 185-199.)。印度的 T.P.D.Rajan 等人研究了 Al 和不 同含量的 Ni(10-40％ ) 在离心铸造条件下制备 Al-Al3Ni 金属间化合物梯度功能材料， 通 过对这些不同镍含量的梯度材料组织性能的研究， 发现 Al-20％ Ni 材料通过离心铸造能形 成更好的梯度分布 ( 见 Journal of Alloys and Compounds 453(2008)L4-L7)。张宝生等 对 Al-10Ni 和 Al-13Ni 金属间化合物梯度功能材料进行研究后认为 ： 沿离心力的方向初生 金属间化合物相体积浓度和尺寸均呈现明显的梯度分布， 其物理力学性能的变化和强化相 粒子的梯度分布具有良好的对应关系 ； 控制离心加速率 G 可以获得高浓度大梯度分布材料 ( 见哈尔滨工业大学学报 1998 年 4 月第 30 卷第 2 期 )。
据相关报道， 由 Al-Ni 二元合金形成的 Al3Ni 颗粒梯度复合材料的硬度普遍不高， 不能满足发动机汽缸套的耐磨性要求。
另据报道， 日本学者 Ohmi.T 等采用复合离心铸造的方法 (Centrifugal Duplex Casting 简称 CDC) 将 Al-12.6wt％ Si 的熔体先浇入旋转模具， 然后， 立刻又浇入 Al-30wt％ Ni 的熔体， 得到了 Al-Ni 和 Al-Si 两种合金复合的功能梯度材料。两种合金在模具中完全 混合后的成分为 Al-7.5％ Ni-9％ Si。( 见 JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS Vol.64No.7， JUL 2000， 483-489)。该合金成分形成的 Al3Ni 颗粒的体积百分率很低， 也不 能形成高硬度的初晶 Si 颗粒。因此， 材料的硬度和耐磨性不高。
另外， 这种两次浇注的离心铸造方法的工艺难度很大， 实际应用非常困难。
除此之外， 没有见到任何关于 Al-Ni-Si 三元合金离心铸造梯度功能材料的报道。
因此， 本专利文件的权利要求中提到采用离心铸造来制备自生颗粒混合增强铝合 金缸套。 采用离心铸造就是为了得到高颗粒百分含量的增强层 (1)， 从而提高缸套的耐磨性 能。同时本专利还将硅的含量扩大到 17 ～ 25％ (wt.)， 该范围已延伸到合金的过共晶成分 区域， 增加铝合金颗粒增强层 (1) 中初生初晶 Si 颗粒的百分含量。同时本专利还将 Ni 的 含量扩大到 8％～ 15％ (wt.)， 增加铝合金颗粒增强层 (1) 中初生 Al3Ni 颗粒的百分含量。 发明内容
本发明提供一种自生混合颗粒增强铝缸套及其制造方法。 该铝缸套的铸件毛坯由 离心铸造获得， 铸件毛坯在径向方向上分为外层自生混合颗粒增强层、 中间基体层以及内 层的初晶 Si 颗粒层。通过机械加工切除铸件毛坯中间基体层以及内层的颗粒层， 从外层自 生颗粒增强层中获得孔隙率低， 机械强度高， 内表面耐磨的颗粒增强缸套。
进一步， 所述铝缸套中的增强颗粒为初生 Al3Ni 和初晶 Si 混合颗粒。
进一步， 所述铝缸套的自生混合颗粒总体积分数为 15-50％。 两种颗粒的相对体积 百分含量为 ： 初生 Al3Ni 占 60％ -80％， 初晶 Si 占 20％ -40％。
进一步， 所述自生混合颗粒增强层的厚度为 2-10mm。
进一步， 所述铝缸套基体材料为铝或铝基合金。
进 一 步， 铝 缸 套 铸 造 基 体 材 料 选 用， 熔 炼 时 在 液 态 Al 中 加 入 Ni 和 Si， 形成Al-Si-Ni 合金， 其中， Si 含量为 17 ～ 25wt％， Ni 含量为 8 ～ 15wt％， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg， 其余为 Al， 在铸造凝固过程中分别析出初生 Al3Ni 和初晶 Si 颗粒。
进一步， 所述增强颗粒 Al3Ni 与铝缸套基体铝材料熔液之间存在密度差， 通过离 心铸造方式实现 Al3Ni 颗粒向外偏聚， 同时， 先析出的 Al3Ni 颗粒推动随后析出的初晶 Si 颗粒一起向着铸件外层运动， 致使外层自生混合颗粒增强层的形成 ； 通过离心铸造得到 自生混合颗粒增强层铝合金缸套铸件毛坯 ； 离心铸造转速为 1000-5000rpm， 浇注温度为 700-950℃， 模具预热温度为 250-500℃。
进一步， 缸套铸件毛坯内孔经过车削加工， 加工厚度为 1-6mm， 去除缸套铸件毛坯 的中间层和内层， 从而在铸件外层自生颗粒增强层中获得含有初生 Al3Ni 和初晶 Si 混合颗 粒的铝缸套。
进一步， 在铝合金缸体压铸时 ( 高压或者低压铸造 )， 经机械加工的铝缸套零件送 入压铸机， 与铝合金缸体经过压力铸造组合成形为一体， 结合界面为冶金结合。
进一步， 将铝缸套和铝缸体的铸造组合体进行机械加工， 铝缸套内表面车削加工 去除厚度 0.5-2.0mm， 然后珩磨、 抛光， 最后装配活塞、 活塞环及其它零件， 获得全铝合金发 动机。
本发明的有益效果是 ： 采用自生混合颗粒增强缸套， 增强颗粒与基体结合良好， 能 提高材料的强度。采用离心铸造法， 在离心力的作用下， 密度比铝液大的初生 Al3Ni 颗粒会 偏聚到缸套毛坯的外层， 同时初生 Al3Ni 颗粒会包裹着大量初晶 Si 颗粒一起往外层运动 ； 密度小于铝液的初晶 Si 颗粒会偏聚到缸套毛坯的内层， 最终获得外层偏聚大量初生 Al3Ni 和初晶 Si 的混合颗粒， 内层偏聚初晶 Si 颗粒， 中间为基体层的筒状缸套毛坯铸件。毛坯经 车削内层和中间层后， 留下的外层中初生 Al3Ni 和初晶 Si 混合颗粒的百分含量很高。本发 明采用离心铸造获得自生颗粒混合增强缸套， 具有重量轻、 颗粒体积百分含量高， 好的机械 性能和耐高温性能， 能提高发动机的工作效率等优点， 同时增强颗粒和基体界面结合性好， 能延长缸套的使用寿命。
与喷射沉积铝合金缸套工艺相比， 本发明制造工艺简单， 可参照现行的离心铸造 制备铸铁汽缸套的工艺 ； 设备投入小， 生产效率高。 因此， 本发明缸套生产成本低， 具有广泛 推广的可能性。
与铝合金气缸内表面涂覆工艺相比， 本发明缸套中的增强颗粒为自生颗粒， 即增 强颗粒在铸造冷却过程中自熔体中产生， 与基体结合牢固， 因此， 大大降低了缸套使用过程 中耐磨颗粒失效脱落的几率， 延长了缸套的使用寿命 ；
与离心铸造法制备初晶 Si/Mg2Si 颗粒增强 Al-Si-Mg 合金缸套内层工艺相比， 由 于本发明缸套中的增强颗粒多为铝镍相， 具有较大的密度， 在离心场中将偏聚到铸件外层， 而铸造过程中产生的气孔、 夹渣等缺陷将偏聚到铸件内层， 这样就最大程度的保证了铸件 外层， 即缸套的内层使用表面不含任何缺陷， 提高了零件的强度和耐磨性。
与传统的铸铁缸套相比， 本发明铝合金缸套的密度只有铸铁材料的三分之一， 因 此能极大的减轻发动机重量， 这符合当前行业内减重降排的发展要求 ； 因本发明铝合金缸 套具有与铝合金活塞大致相同的热膨胀系数， 在使用过程中具有近似的膨胀量， 热机工况 更加稳定， 因此， 在装机时可以适当降低缸套与活塞之间的配缸间隙， 有利于减小内燃机燃 烧室内串气的发生， 从而减少尾气排放量 ； 此外， 铝合金缸套的导热性能优良， 能有效降低发动机工作缸温， 也能起到降低尾气排放的作用。
附图
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
附图 1 为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸造毛坯的横截面结构示意图 ；
附图 2 为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸造毛坯经过机械加工后得到 的缸套的横截面结构示意图 ；
附图 3 为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套与铝合金缸体压力铸造组合成形后 的结构示意图。 附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。附图为本发明实施过程的缸套 ( 铸件 ) 及其与缸体组合成形的结构示意图。
图 1 为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸件毛坯横截面的结构示意图。如 图所示 ： 本实施例的外层颗粒增强的缸套包括外层的自生混合颗粒增强层 (1)、 中间基体 层 (2) 以及内侧的初晶 Si 颗粒层 (3) ； 增强层 (1) 由增强颗粒分布在铝缸套基体内构成， 中间基体层 (2) 没有颗粒， 为铝合金基体， 内侧的初晶 Si 颗粒层 (3) 为初晶 Si 颗粒在铝合 金基体上分布 ； 自生混合颗粒增强层 (1) 中增强颗粒为初晶 Al3Ni 和初晶 Si 混合颗粒， 基 体材料为铝或铝基合金。
图 2 为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套筒状铸件毛坯经过机械加工后的缸套 零件横截面的结构示意图。如图所示 ： 铸件毛坯经过机械加工去除中间基体层 (2) 以及内 侧的初晶 Si 颗粒层 (3) 后， 留下了外层颗粒增强层 (1)， 缸套内表面为含有耐磨颗粒的组 织。
图 3 为本发明铝缸套和铝缸体压力铸造组合成形后的结构示意图。 如图所示 ： (1) 为本发明的自生混合颗粒增强铝缸套。该缸套经过缸套铸件毛坯机械加工后获得 ； 该缸套 在压力铸造时， 预先放入压力铸造机的模具中， 然后浇入铝合金液体而镶进铝合金缸体中 ； (4) 为铝缸体。该缸体是在压力铸造时浇入铝合金液体而获得。 具体实施方式
以下为铝缸套混合颗粒增强层内的自生颗粒按体积百分含量的实施例 ：
实施例一
增强层形成缸套的壁厚， 缸套内表面的初生 Al3Ni 和初晶 Si 增强颗粒的总体积百 分含量为 15％。在初生 Al3Ni 和初晶 Si 的混合增强颗粒中， 初生 Al3Ni 颗粒按相对体积百 分含量占 70％。
实施例二
增强层形成缸套的壁厚， 缸套内表面的初生 Al3Ni 和初晶 Si 增强颗粒的总体积百 分含量为 30％， 在初生 Al3Ni 和初晶 Si 的混合增强颗粒中， 初生 Al3Ni 颗粒按相对体积百 分含量占 70％。 在本实施例中增强颗粒的百分含量使缸套的耐热性和耐磨性能等优于实施 例一。
实施例三增强层形成缸套的壁厚， 缸套内表面的初生 Al3Ni 和初晶 Si 增强颗粒的总体积百 分含量为 40％， 在初生 Al3Ni 和初晶 Si 的混合增强颗粒中， 初生 Al3Ni 颗粒按相对体积百 分含量占 70％。本实施例增强颗粒中的初生 Al3Ni 颗粒的体积百分含量使缸套的耐热性和 耐磨性能等优于实施例二。
实施例四
增强层形成缸套的壁厚， 缸套内表面的初生 Al3Ni 和初晶 Si 增强颗粒的总体积百 分含量为 50％， 在初生 Al3Ni 和初晶 Si 的混合增强颗粒中， 初生 Al3Ni 颗粒按相对体积百 分含量占 70％。本实施例增强颗粒中的初生 Al3Ni 颗粒的体积百分含量使缸套的耐热性和 耐磨性能等优于实施例三。
以下为本发明制造方法的实施例。
制造实施例一
一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法， 包括液态复合材料 的制备、 铸造、 铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、 后续加工。
自生混合增强颗粒是在 Al 呈液态时加入 Ni、 Si， 然后在铸造凝固过程中自熔体中 析出。Si 含量为 17wt％， Ni 含量为 8wt％， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg ； 离心铸造过程中， 浇注温 度为 850℃， 模具的预热温度为 400℃， 离心机的旋转速度为 1000rmp。 铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工， 内孔机械车削量 1-6mm， 切除中间铝基体 层和内层初晶 Si 颗粒层， 得到本发明的缸套零件。
本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造， 与铝缸体镶铸成一体 ； 然后进行该 镶铸体的机械加工， 缸套内表面加工量 0.5-2.0mm ； 对缸套内表面进行珩磨、 抛光处理 ； 最 后， 进行发动机的装配， 得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。
制造实施例二
一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法， 包括液态复合材料 的制备、 铸造、 铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、 后续加工。
自生混合增强颗粒是 Al 呈液态时加入 Ni、 Si， 然后在铸造凝固过程中自熔体中析 出。Si 含量为 17wt％， Ni 含量为 8wt％， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg ； 离心铸造过程中， 浇注温度 为 850℃， 模具的预热温度为 400℃， 离心机的旋转速度为 3000rmp。
铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工， 内孔机械车削量 1-6mm， 切除中间铝基体 层和内层初晶 Si 颗粒层， 得到本发明的缸套零件。
本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造， 与铝缸体镶铸成一体 ； 然后进行该 镶铸体的机械加工， 缸套内表面加工量 0.5-2.0mm ； 对缸套内表面进行珩磨、 抛光处理 ； 最 后， 进行发动机的装配， 得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。
本实施例的离心铸造转速高于实施例一， 铝缸套铸件毛坯的自生混合颗粒增强层 中混合颗粒体积百分数高于实施例一， 因此， 铝缸套的耐磨性优于实施例一的铝缸套。
制造实施例三
一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法， 包括液态复合材料 的制备、 铸造、 铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、 后续加工。
自生混合增强颗粒是 Al 呈液态时加入 Ni、 Si， 然后在铸造凝固过程中自熔体中析 出。Si 含量为 17wt％， Ni 含量为 8wt％， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg ； 离心铸造过程中， 浇注温度
为 850℃， 模具的预热温度为 400℃， 离心机的旋转速度为 5000rmp。
铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工， 内孔机械车削量 1-6mm， 切除中间铝基体 层和内层初晶 Si 颗粒层， 得到本发明的缸套零件。
本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造， 与铝缸体镶铸成一体 ； 然后进行该 镶铸体的机械加工， 缸套内表面加工量 0.5-2.0mm ； 对缸套内表面进行珩磨、 抛光处理 ； 最 后， 进行发动机的装配， 得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。
本实施例的离心铸造转速高于实施例二， 铝缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层 中混合颗粒体积百分数高于实施例二， 因此， 铝缸套的耐磨性优于实施例二的铝缸套。
制造实施例四
一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法， 包括液态复合材料 的制备、 铸造、 铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、 后续加工。
自生混合增强颗粒是在 Al 呈液态时加入 Ni、 Si， 然后在铸造凝固过程中自熔体中 析出。Si 含量为 25wt％， Ni 含量为 15wt％， ， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg ； 离心铸造过程中， 浇注 温度为 850℃， 模具的预热温度为 400℃， 离心机的旋转速度为 1000rmp。
铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工， 内孔机械车削量 1-6mm， 切除中间铝基体 层和内层初晶 Si 颗粒层， 得到本发明的缸套零件。 本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造， 与铝缸体镶铸成一体 ； 然后进行该 镶铸体的机械加工， 缸套内表面加工量 0.5-2.0mm ； 对缸套内表面进行珩磨、 抛光处理 ； 最 后， 进行发动机的装配， 得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。
本实施例的离心铸造转速与实施例一相同， 而 Si 含量和 Ni 含量高于实施例一， 铝 缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例一， 因此， 铝缸套 的耐磨性优于实施例一的铝缸套。
实施例五
一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法， 包括液态复合材料 的制备、 铸造、 铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、 后续加工。
自生混合增强颗粒是 Al 呈液态时加入 Ni、 Si， 然后在铸造凝固过程中自熔体中析 出。Si 含量为 25wt％， Ni 含量为 15wt％， ， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg ； 离心铸造过程中， 浇注温 度为 850℃， 模具的预热温度为 400℃， 离心机的旋转速度为 3000rmp。
铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工， 内孔机械车削量 1-6mm， 切除中间铝基体 层和内层初晶 Si 颗粒层， 得到本发明的缸套零件。
本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造， 与铝缸体镶铸成一体 ； 然后进行该 镶铸体的机械加工， 缸套内表面加工量 0.5-2.0mm ； 对缸套内表面进行珩磨、 抛光处理 ； 最 后， 进行发动机的装配， 得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。
本实施例的离心铸造转速与实施例二相同， 而 Si 含量和 Ni 含量高于实施例二， 铝 缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例二， 因此， 铝缸套 的耐磨性优于实施例二的铝缸套。
本实施例的离心铸造转速高于实施例四， 而 Si 含量和 Ni 含量与实施例四相同， 铝 缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例四， 因此， 铝缸套 的耐磨性优于实施例四的铝缸套。
实施例六
一种自生混合颗粒增强铝缸套及其与铝缸体的组合成形方法， 包括液态复合材料 的制备、 铸造、 铸件后续加工及铝合金缸体缸套压铸成形、 后续加工。
自生混合增强颗粒是 Al 呈液态时加入 Ni、 Si， 然后在铸造凝固过程中自熔体中析 出。Si 含量为 25wt％， Ni 含量为 15wt％， ， 以及少量的 Cu、 Ti、 Mg ； 离心铸造过程中， 浇注温 度为 850℃， 模具的预热温度为 400℃， 离心机的旋转速度为 5000rmp。
铝缸套铸件毛坯在车床上进行机械加工， 内孔机械车削量 1-6mm， 切除中间铝基体 层和内层初晶 Si 颗粒层， 得到本发明的缸套零件。
本发明的缸套零件采用高压铸造或低压铸造， 与铝缸体镶铸成一体 ； 然后进行该 镶铸体的机械加工， 缸套内表面加工量 0.5-2.0mm ； 对缸套内表面进行珩磨、 抛光处理 ； 最 后， 进行发动机的装配， 得到含本发明的缸套的全铝合金发动机。
本实施例的离心铸造转速与实施例三相同， 而 Si 含量和 Ni 含量高于实施例三， 铝 缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例三， 因此， 铝缸套 的耐磨性优于实施例三的铝缸套。
本实施例的离心铸造转速高于实施例五， 而 Si 含量和 Ni 含量与实施例五相同， 铝 缸套铸造毛坯的自生混合颗粒增强层中混合颗粒体积百分数高于实施例五， 因此， 铝缸套 的耐磨性优于实施例五的铝缸套。
本发明中， 通过调整铝合金中 Si 元素与 Ni 元素的相对含量以及离心铸造成形工 艺 ( 如浇注温度， 模具温度， 离心转速等条件 )， 可以把缸套毛坯设计与控制成骤变梯度分 布状态 ； 通过铝液的定量和调整离心铸造工艺， 可以实现增强层厚度的控制 ； 通过调整离 心转速与合金中 Si 元素与 Ni 元素的相对含量， 可以实现增强层颗粒体积分数的设计与控 制； 通过控制增强颗粒的体积分数， 可以设计与控制增强层的耐磨性能、 导热系数以及热稳 定性等。
因此， 通过简单的工艺调整， 可以大大增强缸套的机械性能和热性能， 提高发动机 的工作效率， 并且制造工艺过程简单， 生产效率高。
最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围， 其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。