發動機部件及其製造方法
2023-05-05 15:31:41 3
專利名稱：發動機部件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機部件，例如一種氣缸體或活塞，以及一種製造該發動機部件的方法。更具體地，本發明涉及一種由包含矽的鋁合金形成的發動機部件，以及一種用於製造該發動機部件的方法。本發明還涉及裝有這種發動機部件的發動機和機動車輛。
背景技術：
近年來，為減輕發動機的重量，已趨向於使用鋁合金來製作氣缸體。鑑於氣缸體要求具有高強度和高耐磨性，所以期望含有大量矽的鋁合金可用於製作氣缸體。
通常，含有大量矽的鋁合金難以鑄造，所以使得基於壓鑄的批量生產變得困難。因此，本發明的發明人已提出一種能夠採用這種鋁合金批量生產氣缸體的高壓壓鑄技術(見WO2004/002658的小冊子)。此技術使得可以批量生產具有足夠用於實際應用中的耐磨性和強度的氣缸體。
然而，根據可能的發動機轉速和可能的發動機使用條件，氣缸體可能要滿足更高的耐磨性和強度要求。例如，在摩託車的情況下，其發動機在7000rpm或更高的轉速下工作，從而對氣缸體具有相當高的耐磨性和強度要求。
發明內容
為克服上述問題，本發明的優選實施例提供了一種具有優良耐磨性和強度的發動機部件，以及一種用於製造這種新發動機部件的方法。
根據本發明一優選實施例的一發動機部件由含矽的鋁合金形成，該發動機部件包括位於一滑動面上的多個初結晶矽粒，其中該多個初結晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度。採用此獨特構造，實現了上述優點和方案。
在一優選實施例中，該發動機部件還包括分布在多個初結晶矽粒之間的多個共晶矽粒，其中，該多個共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均晶粒度。採用這種獨特構造，實現了上述優點和方案。
在一優選實施例中，具有前述構造的發動機部件是一氣缸體，其中，所述多個初結晶矽粒暴露在氣缸孔壁的表面上。
可選地，根據本發明另一優選實施例的發動機部件由含矽的鋁合金形成，該發動機部件包括位於一滑動面上的多個矽晶粒，其中，該多個矽晶粒具有包括至少兩個峰值的粒度分布；並且該至少兩個峰值包括在不小於約1μm且不大於約7.5μm的晶粒度範圍內的第一峰值和在不小於約12μm且不大於約50μm的晶粒度範圍內的第二峰值。採用這種獨特構造，實現了上述優點和方案。
在一優選實施例中，在所述滑動面的面積接近800μm×1000μm的任一矩形區域內，直徑約為50μm並不含有晶粒度約0.1μm或更大的任何矽晶粒的圓形區域的數量等於或小於五。
在一優選實施例中，鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；以及不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅。
在一優選實施例中，鋁合金包含不小於約50重量ppm並不大於約200重量ppm的磷；和不大於約0.01重量％的鈣。
在一優選實施例中，滑動面具有不低於約60並不高於約80的洛氏硬度(HRB)。
根據本發明一優選實施例的發動機包括具有前述構造的發動機部件。採用這種獨特構造，實現了前述優點和方案。
根據本發明一優選實施例的氣缸體是由鋁合金形成的氣缸體，該鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；和不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅，該氣缸體包括位於一設置成與一活塞接觸的滑動面上的多個初結晶矽粒和分布在該多個初結晶矽粒之間的多個共晶矽粒，其中，該多個初結晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度，而多個共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均晶粒度；該鋁合金包含不小於約50重量ppm並不大於約200重量ppm的磷；和不大於約0.01重量％的鈣；並且滑動面具有不低於約60並不高於約80的洛氏硬度(HRB)。採用這種獨特構造，實現了前述優點和方案。
可選地，根據本發明一優選實施例的氣缸體是由鋁合金形成的氣缸體，該鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；以及不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅，該氣缸體包括形成在一與活塞接觸的滑動面上的多個矽晶粒，其中，該多個矽晶粒具有包括至少兩個峰值的粒度分布；該至少兩個峰值包括在不小於約1μm並不大於約7.5μm的晶粒度範圍內的第一峰值和在不小於約12μm並不大於約50μm的晶粒度範圍內的第二峰值；在滑動面的面積接近800μm×1000μm的任一矩形區域內，直徑約為50μm並不含有晶粒度約0.1μm或更大的任何矽晶粒的圓形區域的數量等於或小於五；該鋁合金包含不小於約50重量ppm並不大於約200重量ppm的磷；和不大於約0.01重量％的鈣；並且滑動面具有不低於約60並不高於約80的洛氏硬度(HRB)。採用這種獨特構造，實現了前述優點和方案。
可選地，根據本發明的一優選實施例的發動機包括具有前述構造的氣缸體；和具有一滑動面的活塞，該活塞的滑動面的表面硬度高於該氣缸體的滑動面的表面硬度。採用這種獨特構造，實現了前述優點和方案。
根據本發明另一優選實施例的機動車輛包括具有前述構造的發動機。採用這種獨特構造，實現了前述優點和方案。
根據本發明一優選實施例的用於製造用於發動機的滑動部件的方法，包括步驟(a)製備一種鋁合金，該鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；以及不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅；步驟(b)在一模具內冷卻該鋁合金的熔體以形成模製件；步驟(c)在不低於約450℃並不高於約520℃的溫度下對該模製件進行不小於約三個小時並不超過約五個小時的時間段的熱處理，然後液體冷卻該模製件；和步驟(d)在步驟(c)之後，在不低於約180℃並不高於約220℃的溫度下對該模製件進行不小於約三個小時並不超過約五個小時的時間段的熱處理，其中，這樣進行形成模製件的步驟(b)，即以不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒的冷卻速率冷卻一滑動面的區域。
在一優選實施例中，形成模製件的步驟(b)包括步驟(b-1)在滑動面的所述區域內形成多個初結晶矽粒以使該多個初結晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度；和步驟(b-2)在多個初結晶矽粒之間形成多個共晶矽粒以使該多個共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均晶粒度。
根據本發明的各種優選實施例，提供一種具有優良耐磨性和強度的發動機部件以及一種用於製造該發動機部件的方法。
從以下參照附圖對本發明優選實施例的詳細說明，本發明的其它特徵、元件、工藝、步驟、特徵及優點將變得更明顯。
圖1是示意性示出根據本發明優選實施例的氣缸體100的透視圖；圖2是氣缸體100的滑動面的放大示意圖；圖3A、3B和3C是用於說明初結晶矽粒的平均晶粒度與氣缸體的耐磨性之間的關係的示圖；圖4是說明製造氣缸體100的方法的流程圖；圖5是示出用於鑄造氣缸體100的高壓壓鑄設備的示意圖；圖6A和6B是利用砂型鑄造的對比氣缸體的滑動面的金相顯微鏡照片；圖7A和7B是通過高壓壓鑄鑄造的原型氣缸體的滑動面的金相顯微鏡照片；圖8是示出形成在對比氣缸體的滑動面上的矽晶粒的粒度分布的圖表；圖9是示出形成在原型氣缸體的滑動面上的矽晶粒的粒度分布的圖表；圖10是進行耐磨試驗之後的對比氣缸體的滑動面的放大照片；圖11是進行耐磨試驗之後的原型氣缸體的滑動面的放大照片；圖12是示出由於鈣阻礙的磷的微化效應而變得粗大的矽晶粒的照片；圖13是示意性示出潤滑劑怎樣保留在滑動面上的油槽中的機構的剖視圖；圖14A至14E是分別示出在不同冷卻速率條件下鑄造的氣缸體的滑動面的金相顯微鏡照片；圖15是示出在鑄造過程開始後溫度與時間之間關係的圖表；圖16是示意性示出具有氣缸體100的發動機150的剖視圖；以及圖17是示意性示出具有圖16所示發動機150的摩託車的側視圖。
具體實施例方式
本發明人已對氣缸體的滑動面(即，與活塞接觸的表面)上的矽晶粒的模式或種類與該氣缸體的耐磨性及強度之間的關係進行了詳細研究。結果是，本發明人發現通過將矽晶粒的平均晶粒度設定在一特定範圍內和/或確保矽晶粒具有一特定的粒度分布，可極大地提高耐磨性和強度。本發明基於所發現的這種信息形成。
此外，本發明人還研究了用於製造氣缸體的條件，並由此獲得了一種允許在滑動面上按前述優選模式或種類形成矽晶粒的優選製造方法。
以下，將參照
本發明的優選實施例。儘管以下說明將主要涉及作為例子的氣缸體，但本發明並不限於此。本發明可適當地應用於發動機的滑動部件以及製造該滑動部件的方法，該滑動部件是內燃機的燃燒室的部件(例如，氣缸體或活塞)。
圖1示出根據本優選實施例的氣缸體100。氣缸體100由含有矽的鋁合金形成。
如圖1所示，氣缸體100優選包括限定氣缸孔102的壁部(稱為「氣缸孔壁」)103和圍繞氣缸孔壁103並限定氣缸體100的外部輪廓的壁部(稱為「氣缸體外壁」)104。在氣缸孔壁103與氣缸體外壁104之間，設有盛裝冷卻劑的水套105。
氣缸孔壁103的面向氣缸孔102的表面101形成與活塞接觸的滑動面。在圖2中放大示出了滑動面101。
如圖2所示，氣缸體100包括多個已經形成並位於滑動面101上的矽晶粒1011和1012。這些矽晶粒1011和1012分散在含有鋁的固溶體基體1013中。
在具有含有大量矽的過共晶成分的鋁合金熔融時首先結晶的矽晶粒稱為「初結晶矽粒」。隨後結晶的矽晶粒稱為「共晶矽粒」。在圖2所示的矽晶粒1011和1012中，較大矽晶粒1011是初結晶矽粒。形成在初結晶矽粒之間的較小矽晶粒1012是共晶矽粒。
共晶矽粒1012通常是如圖2所示的針狀晶體；然而，並不是每個共晶矽粒1012都是針狀晶體。實際上，一些共晶矽粒1012可能是粒狀晶體。初結晶矽粒1011主要由粒狀晶體組成，而共晶矽粒1012主要由針狀晶體組成。
本發明人通過實驗發現，通過使初結晶矽粒1011的平均晶粒度在不小於約12μm並不大於約50μm的範圍內，可極大提高氣缸體100的耐磨性和強度。詳細的實驗結果將在隨後說明。現在，將參照圖3A至3C說明通過設定上述平均晶粒度範圍能極大提高耐磨性和強度的理由。
如果初結晶矽粒1011的平均晶粒度超過約50μm，如圖3A的左手側所示，每單位面積滑動面101上的初結晶矽粒1011的數量少。因此，在發動機工作過程中，較大的負載施加在每個初結晶矽粒1011上，於是如圖3A的右手側所示，初結晶矽粒1011可能被損壞。如果初結晶矽粒1011被損壞，形成在滑動面101上的潤滑劑膜將被破壞，從而使活塞環或活塞與滑動面101的基體1013直接接觸，造成磨損。此外，被損壞的初結晶矽粒1011的碎屑會起到磨粒的作用，從而造成滑動面101相當大的磨損。
如果初結晶矽粒1011的平均晶粒度小於約12μm，如圖3B的左手側所示，每個初結晶矽粒1011的僅一小部分嵌埋在基體1013內。因此，如圖3B的右手側所示，在發動機工作過程中初結晶矽粒1011可容易地脫落。由於它們的高硬度這種脫落的初結晶矽粒1011會起到磨粒的作用，從而造成滑動面101相當大的磨損。此外，在這種情況下每個初結晶矽粒1011的突出在基體1013上方的部分也較小，這樣保留在滑動面101上的潤滑劑膜的厚度將減小。結果是，可能易於發生潤滑劑膜破壞，從而造成磨損。
另一方面，如果初結晶矽粒1011的平均晶粒度不小於12μm並不大於50μm，如圖3C的左手側所示，每單位面積滑動面101上存在足夠數量的初結晶矽粒1011。因此，在發動機工作過程中每個初結晶矽粒1011上的負載變得較小，從而如圖3C的右手側所示，防止了初結晶矽粒1011受到損壞。此外，在這種情況下，每個初結晶矽粒1011的突出在基體1013上方的部分具有足夠高度，這使得可以保持足量的潤滑劑。由此，可在滑動面101上保持具有足夠厚度的潤滑劑膜，從而防止發生該潤滑劑膜被破壞及由此產生的磨損。由於每個初結晶矽粒1011埋在基體1013內的部分足夠大，所以防止了初結晶矽粒1011脫落。從而，防止了由於脫落的初結晶矽粒引起地對滑動面101的磨損。
此外，本發明人研究共晶矽粒1012如何加強基體1013而發現，通過微化共晶矽粒1012，可以提高氣缸體100的耐磨性和強度。具體地，通過確保共晶矽粒1012具有不大於約7.5μm的平均晶粒度，可提高耐磨性和強度。
此外，本發明人還研究了形成在滑動面101上的多個矽晶粒的粒度分布，發現通過確保該多個矽晶粒具有這樣一種粒度分布可極大提高氣缸體100的耐磨性和強度，即該粒度分布的一個峰值在不小於約1μm並不大於約7.5μm的晶粒度範圍內，而另一峰值在不小於約12μm並不大於約50μm的晶粒度範圍內。
對於本發明該優選實施例的氣缸體100，如上所述，形成在滑動面101上的矽晶粒使耐磨性提高到如同在氣缸孔壁103的內表面上形成了抗磨層的程度。該「抗磨層」還提高了氣缸孔壁103的強度。
存在一種將氣缸套設置在氣缸孔內而提高氣缸體的耐磨性的已知技術。然而，採用這種技術，難以確保氣缸套和氣缸體本身之間完全接觸，從而使導熱性降低。此外，氣缸套本身的厚度增大了氣缸孔壁的總厚度，從而使冷卻性能惡化。
另一方面，根據本優選實施例的氣缸體100，同時用作提高強度的抗磨層與氣缸孔壁103一體形成。結果是，防止了導熱性降低並減小了氣缸孔壁103自身的厚度，從而有助於提高冷卻性能。此外，氣缸體100提高後的冷卻性能增大了可進入氣缸內的混合氣體(在直接噴射情況下是空氣)的量，從而可提高發動機的輸出功率。
接著，將參照圖4說明可適用於製造氣缸體100的製造方法。圖4是說明用於製造本優選實施例的氣缸體的方法的流程圖。
首先，準備一種含矽的鋁合金(步驟S1)。為確保氣缸體100具有足夠耐磨性和強度，優選採用這樣一種鋁合金，該鋁合金含有不低於約73.4重量％並不高於約79.6重量％的鋁；不低於約18重量％並不高於約22重量％的矽；以及不低於約2.0重量％並不高於約3.0重量％的銅。該鋁合金可由原始鋁塊或者由回收的鋁合金塊製成。
然後，在熔化爐中對所製備的鋁合金進行加熱和熔化，從而形成熔體(步驟S2)。此時，為防止任何未熔融矽殘留在熔體內，將該熔體加熱到一預定溫度或更高。一旦鋁合金完全熔融，就將熔體保持在一降低後的溫度以防止氧化和吸附氣體。優選地，在熔化前以約100重量ppm向坯料或熔體內添加磷。如果鋁合金含有不低於約50重量ppm並不高於約200重量ppm的磷，就可以減緩矽晶粒變得粗大的趨勢，從而允許該矽晶粒均勻分散在合金內。
然後，使用鋁合金熔體進行鑄造(步驟S3)。換句話說，在一模具內冷卻熔體而形成模製件。該模製件的成形步驟以這樣的方式進行，即以不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒的冷卻速率對滑動面區域進行冷卻。隨後將說明在該步驟中所用的鑄造設備的具體結構。
然後，對從模具中取出的氣缸體100進行公知為「T5」，「T6」和「T7」中的一種熱處理(步驟S4)。T5處理是這樣一種處理，即模製件從模具中取出之後接著就(用水或其類似物)進行迅速冷卻，隨後在一預定溫度下進行一預定時間段的人工時效以提高機械性能和尺寸穩定性，然後進行空氣冷卻。T6處理是這樣一種處理，即從模具中取出後，模製件在一預定溫度下進行一預定時間段的固溶處理，然後用水冷卻，隨後在一預定溫度下進行一預定時間段的人工時效，並繼之用空氣冷卻。T7處理是一種使時效程度比T6處理更強的處理；儘管T7處理能確保比T6處理更好的尺寸穩定性，但所得到的硬度將低於T6處理所獲得的硬度。
然後，對氣缸體100實施預定的加工(步驟S5)。具體地，對與氣缸蓋鄰接的表面、與曲軸箱鄰接的表面以及氣缸孔壁103的內表面進行研磨、車削等。
隨後，對氣缸孔壁103的內表面(即，限定滑動面101的表面)實施珩磨工藝(步驟S6)，從而完成氣缸體100。例如，可分粗珩磨、中珩磨和精珩磨三個步驟來實施珩磨工藝。
如上所述，根據該優選實施例的製造方法，以這樣的方式實施模製件成形步驟，即以不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒的冷卻速率對滑動面區域進行冷卻。因此，如以下將要描述的由根據本發明優選實施例的原型氣缸體看到的，可將形成在滑動面101上的初結晶矽粒1011的平均晶粒度限定在不小於約12μm並不大於約50μm的範圍內。此外，同樣如從以下描述的原型中看到的，確保形成在初結晶矽粒1011之間的共晶矽粒1012的平均晶粒度等於或小於約7.5μm。由此，根據本優選實施例的製造方法，能夠製造具有優良耐磨性和強度的氣缸體100。
作為熱處理步驟，特別優選地進行T6處理。此外，該熱處理步驟(T6處理步驟)優選包括在不低於約450℃並不高於約520℃的溫度下對模製件進行不小於約三個小時並不超過約五個小時的熱處理、然後進行液體冷卻的步驟(第一熱處理步驟)；以及隨後在不低於約180℃並不高於約220℃的溫度下對模製件進行不小於約三個小時並不超過約五個小時的時的熱處理的步驟(第二熱處理步驟)。
第一熱處理步驟使存在於合金內的任何鋁和銅的化合物分解，從而使銅原子分散在基體1013內，隨後的第二熱處理步驟使這些銅原子在基體1013內凝聚。此凝聚狀態也稱為共格析出狀態。通過使銅原子在基體1013內共格析出，提高了基體1013保持矽晶粒1011和1012的強度。由於第一熱處理步驟允許針狀共晶矽粒1012分散在基體1013內，該基體1013的支承力(即，支承矽晶粒的力)得到提高，從而還可獲得防止矽晶粒脫落的效果。
現在，說明用於鑄造工藝(圖4中步驟S3)的鑄造設備。圖5示出用於鑄造工藝的高壓壓鑄設備。圖5所示的高壓壓鑄設備包括一模具1以及覆蓋整個模具1的罩14。
模具1由一保持固定的固定模具2和一具有活動部的活動模具3組成。活動模具3包括一基模具4和一滑動模具5。這些模具由考慮到冷卻效率而選擇的材料形成；例如，這些模具由在其內部添加約1％的矽和約1％的釩的鐵合金(例如，JIS-SKD61)形成。
首先，說明模具構造。滑動模具5按每90°分為四個部分，從而使每個分開的部分具有一氣缸6(圖5中僅示出兩個氣缸6)。通過氣缸6的作用，滑動模具5的每個分開部分沿著圖5中箭頭A指示的方向在基模具4面向該滑動模具5的表面30(即，與滑動模具5相鄰接的表面)上滑動，以在鑄造時在一中央部內形成一對應於氣缸體的空腔7。
在空腔7的中央部內，設有用於形成氣缸孔的氣缸孔形成部7a。在所示的高壓壓鑄設備中，氣缸孔形成部7a形成為與基模具4成一體；在鑄造時，其頂端7b如圖所示地與固定模具2面向活動模具3的表面鄰接。在空腔7內，設有用於形成水套的型芯(core)7c。型芯7c與基模具4分開形成，從而可相對於基模具4移動。
基模具4設置有一擠出銷8。對於每次噴射(shot)，隨著滑動模具5開啟，通過擠出銷8將模製件擠出，從而從模具1中取出該模製件。
下面，說明熔體供給系統。固定模具2設有一噴射套筒9。在噴射套筒9內，設在一桿10頂端處的柱塞端11作往復運動。在噴射套筒9中形成有一熔體供給口12。當柱塞端11位於原始位置(即，熔體供給口12的「後面」或者右側(如圖5所示))時，一次噴射量的熔體經由熔體供給口12注入。熔體供給口12的前面設有一頂端傳感器13。頂端傳感器13檢測柱塞端11通過熔體供給口12。隨著柱塞端11擠壓熔體，空腔7充滿該熔體。
罩14包括用於容納固定模具2的第一罩件14a和用於容納活動模具3的第二罩件14b。為保持罩14內的氣密性，在與第一罩件14a的鄰接第二罩件14b的表面32上安裝一密封件15，例如「O」形環。在罩14與各穿過該罩14的氣缸6、擠出銷8及噴射套筒9之間的任何間隙處也安裝有如「O」形環的密封件15。在第二罩件14b上設有用於使罩14內部通向大氣的漏洩閥16。可選地，可在第一罩件14a上設置漏洩閥16。
在固定模具2內，形成一和空腔7連通的通風道17。在通風道17內，設有一開/關閥18，也設置有避開該開/關閥18所設置部分的一旁路通道17a。設置旁路通道17a是為了在鑄造期間在模具1中真空抽吸時使通風道17與該模具1的外部連通(即，如圖5所示的狀態)。當開/關閥18在圖5中向上或向下移動時，旁路通道17a和通風道17被關閉或打開。利用彈簧使開/關閥18開啟，以便通道通常保持開啟。可選地，通風道17可形成在活動模具3上。
例如，開/關閥18是一種金屬接觸式(metal-touch)閥。一旦空腔7充滿熔體，過量熔體將移上通風道17，直至該熔體接觸開/關閥18，從而向上推該開/關閥18。結果是，旁路通道17a與通風道17一起關閉，從而防止熔體噴出模具1。
可選地，可採用一種檢測柱塞端11的位置並在完成對一次噴射熔體的推擠時利用一致動器關閉通風道17的閥，以代替這種金屬接觸式閥。
可選地，可採用一種急冷通風結構來防止熔體噴出。在該種急冷通風結構中，形成有一與空腔7連通的「Z」形細長通道。使溢出空腔7的任何熔體在經過此通道的半路固化，從而防止該熔體噴出模具1。
為最小化散布在模製件內的空氣量，必須在供給熔體之前使空腔7內部處於減壓狀態。對於罩14(或者更具體地，在此例中是第一罩件14a)，連接一條或多條(即，在此例中為兩條)與真空罐19連通的真空管道20。通過一真空泵21使真空罐19保持在一預定真空壓力下。安裝在每條真空管20內的電磁閥20a受一控制裝置22控制而開啟或關閉。具體地，控制裝置22基於柱塞端11的衝程位置的檢測信號、衝程時間有關的計時信號等根據空腔7減壓的啟動/終止定時來控制該開/關。
儘管本優選實施例示出了罩14覆蓋整個模具1的例子，但可選地，該罩14也可僅覆蓋模具1的一部分。例如，可分別沿著基模具4與滑動模具5的鄰接面30和滑動模具5與固定模具2的鄰接面31的周緣30a和31a以環狀方式覆蓋模具1的外周。可選地，可設置成形為覆蓋用於驅動滑動模具5的氣缸6的罩。
因此，根據本優選實施例的高壓壓鑄設備，罩14設置成覆蓋模具1，並且該罩14的內部被抽空。通過這樣給空腔7的內部減壓來進行鑄造。因此，即使在滑動模具5分為很多部分的情況下，仍然可對整個模具1實施真空抽吸，而無須為該模具1自身提供密封。由於對空腔7的真空抽吸也可從鄰接面30和31之間的間隙進行，所以可獲得高度真空，從而能更可靠地從模具1內移除氣體。由於第一罩件14a與第二罩件14b之間的密封件15安裝在離自身必須升至一高溫的模具1一定距離的位置處，所以來自該模具1的熱影響很小。由此，防止了密封件15的惡化，也提高了其耐用性。
在鑄造工藝中，冷卻水流量調節單元60控制模具1的冷卻。通過使冷卻水流經一形成在基模具4內的冷卻水流道60a對模具1進行冷卻。具體地，利用通過柱塞端11對高速噴射的定時，開啟一(未示出的)閥以使冷卻水流動一特定時間段(例如，直至打開模具並取出模製件的時間段)。
本優選實施例中的冷卻水流量調節單元60還能控制模具1的氣缸孔形成部7a的冷卻速率。在本優選實施例中，冷卻水流道60a伸入氣缸孔形成部7a的內部，從而可以通過控制冷卻水的量來控制該氣缸孔形成部7a的冷卻速率。因此，可以希望的冷卻速率來冷卻模製件的滑動面區域(即，熔體的位於滑動面附近的一部分)。
如已經說明的，通過以不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒的冷卻速率冷卻滑動面區域，確保初結晶矽粒1011的平均晶粒度落入不小於約12μm並不大於約50μm的範圍內，而共晶矽粒1012的平均晶粒度等於或小於約7.5μm。
例如，如圖5所示，通過使用一設在基模具4的氣缸孔形成部7a內部的溫度傳感器61檢測滑動面附近的溫度，並通過在監控實際溫度的同時利用一數據記錄器62經由溫度管理來調節冷卻水流量而使其等於希望的冷卻速率，進行冷卻速率的控制。如果冷卻速率太快，矽晶粒將不能生長至可實現足夠耐磨性的粒度。因此，優選以這種方式進行冷卻，即初始採用較慢冷卻速率，並且在矽晶粒剛要變得粗大之前採用較快冷卻速率以阻止生長。
在開始鑄造之前，將滑動模具5設置在一預定位置，隨後使活動模具3抵靠在固定模具2上以閉合模具，從而形成空腔7。此時，當第一罩件14a與第二罩件14b鄰接而密封件15介於兩者之間時，該罩14的內部就得到密封。通過這種進行(使固定模具2與活動模具3緊靠在一起而形成空腔7的)模具閉合步驟的同時完成(用罩14覆蓋模具1以實現密封的)密封步驟，可縮短鑄造周期。然而應注意的是，這些步驟並不需要同時進行。可選地，可首先將固定模具2與活動模具3緊靠在一起形成空腔7，隨後可用罩14覆蓋模具1而實現密封。
現在，按時間順序(從時間t0至時間t6)說明圖5所示的高壓壓鑄設備的操作。
時間t0柱塞端11位於其原始位置(熔體供給口12的「後面」)，熔體供給口12連通。模具1的內部經由熔體供給口12暴露於大氣。在此狀態下，一次噴射量的鋁合金熔體從熔體供給口12注入噴射套筒9中。在噴射熔體之後，柱塞端11以低速向前移動，從而往前推壓噴射套筒9內的熔體。
時間t1頂端傳感器13檢測柱塞端11。由於在此狀態下柱塞端11位於熔體供給口12的前面，罩14的內部以完全氣密方式密封。此時，電磁閥20a被驅動以抽空罩14的內部。
這樣進行該抽空，即同時對模具1與罩14之間的空間33和空腔7進行抽空。因此，實施一高效減壓步驟，從而縮短鑄造周期。
應注意的是，用於空腔7的抽空通道可不同於用於模具1與罩14之間空間33的抽空通道，從而以不同的定時進行兩種抽空操作。例如，如果模具1與罩14之間的空間33在抽空空腔7之前抽空，可能已擴散到或者附著在如模具1的鄰接面和滑動模具5的面向滑動面的表面的間隙上的任何液體脫模劑會被直接吸向空間33，而不會吸入空腔7中。由此，防止過量脫模劑流入空腔7並與熔體混合，從而防止諸如針孔的缺陷。
通過如上所述的抽空操作，模具1的空腔7的內部得到減壓，從而逐漸增大真空度。柱塞端11保持慢速向前移動，朝向空腔7推壓熔體。如果在柱塞端11移過熔體供給口12後開始抽空，可防止大氣經由該熔體供給口12吸入模具1內。結果是，更確實地防止出現針孔，並且防止通過大氣局部冷卻熔體表面，從而獲得具有均勻且質量穩定的鑄件。
時間t2當熔體到達空腔7的入口時，柱塞端11的前進速度由慢變快，隨後該熔體迅速進入該空腔7中。
時間t3空腔7完全充滿熔體，從而完成噴射。由於此時熔體向上推通風道17的開/關閥18，從而防止了熔體噴出通風道17。在通過柱塞端11進行高速噴射時，可使冷卻水流過設置在氣缸孔形成部7a內部的冷卻水流道60a，這樣就以不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒的冷卻速率冷卻要變成滑動面(即，面向氣缸孔的表面)的熔體的部分的區域。
時間t4停止真空泵21，結束通過抽空進行的減壓。此時，罩14的內部仍為減壓狀態。
時間t5開啟漏洩閥16以使罩14的內部暴露於大氣。由於大氣通過漏洩閥16流入，隨著時間推移罩14內的空氣壓力變得越來越接近大氣壓。
時間t6罩14內的空氣壓力完全恢復到大氣壓。此時，打開模具1，取出模製件(鑄件)。
通過採用上述製造方法，實際原型造出圖2所示的氣缸體100，並評價其耐磨性和強度。以下示出部分結果。作為鋁合金，採用具有表1所示成分的鋁合金。
表1
作為矽，採用高純度矽。鋁合金中的鈣含量等於或小於約0.01重量％。作為熔融時的清渣方法，僅進行氬氣起泡，而鋁合金中的鈉含量等於或小於約0.1重量％。通過確保鈣和鈉含量分別等於或小於約0.01重量％和等於或小於約0.1重量％，可使磷的矽晶粒微化效應守恆，並獲得具有優良耐磨性的金相組織。
採用具有前述成分的鋁合金，通過圖5所示的高壓壓鑄設備進行鑄造。在用溫度傳感器61檢測溫度的同時，通過使冷卻水流經冷卻水流道60a而進行氣缸孔形成部7a的冷卻，從而冷卻速率不低於約25℃/秒並不高於約30℃/秒，直至溫度到達不低於約400℃並不高於約500℃的範圍內。在約490℃下對從模具1中取出的氣缸體進行約4小時的熱處理(固溶處理)，然後用水冷卻，並進一步地在約200℃下對其進行約4小時的熱處理(時效過程)。之後，對氣缸體實施珩磨工藝。
為進行對比，還採用具有相同成分的鋁合金利用砂型而不冷卻氣缸孔形成部來進行鑄造。在砂型鑄造之後，進行類似於對原型所實施的固溶處理、時效工藝和珩磨工藝。
對於所得到的原型氣缸體和對比氣缸體，用一金相顯微鏡觀察它們的滑動面。圖6A和6B以及圖7A和7B示出各滑動面的金相顯微鏡照片。圖6A和6B示出利用砂型鑄造的對比例的滑動面201。圖7A和7B示出利用高壓壓鑄鑄造的原型的滑動面101。注意到在圖6A和圖7A添加了參考數字，而圖6A中示出了直徑約50μm的圓圈。
如從圖6A和6B看到的，在對比例的滑動面201上，存在許多粒度超過約50μm的初結晶矽粒2011。另一方面，如從圖7A和7B看到的，在原型的滑動面101上的初結晶矽粒1011具有約50μm或更小的粒度，由此表明與對比例相比，微小的初結晶矽粒1011均勻分布。
此外可看到，形成在原型的滑動面101上的共晶矽粒1012(主要是針形，僅某些是粒狀)比形成在對比例的滑動面201上的共晶矽粒2012(大部分是針形)更細。
對於對比例和原型，計算矽晶粒的平均晶粒度。這裡使用的「粒度」是相應圓圈的直徑。將目標區域中的表面數據輸入計算機，並利用商業可獲得的軟體(來自Mitani Corporation的win ROOF)計算平均晶粒度。
對比例的滑動面201上的初結晶矽粒2011具有約60μm或更大的平均晶粒度。另一方面，原型的滑動面101上的初結晶矽粒1011具有約24μm的平均粒度。此外，原型的滑動面101上的共晶矽粒1012具有約6.4μm的平均晶粒度。
對比例的滑動面201具有約15％的空隙率(被限定為含有銅等的鋁固溶體2013的面積與滑動面201的總面積的比率)。另一方面，原型的滑動面101具有約35％的空隙率(被限定為含有銅等的鋁固溶體1013的面積與滑動面101的總面積的比率)。
對於對比例和原型，在滑動面的面積接近800μm×1000μm的任意矩形區域內，利用目測計算直徑約50μm並不含有任何晶粒度約0.1μm或更大的矽晶粒的圓形區域的數量。已證實對原型而言此數量為五或更少。另一方面，如從圖6A清楚可見的，對比例中存在許多這種圓形區域。由此可見，在原型的滑動面上的矽晶粒比在對比例的滑動面上的矽晶粒散布得更均勻。
對於對比例和原型，檢查滑動面上矽晶粒的粒度分布。結果示於圖8和圖9中。圖8是用於由砂型鑄造的對比例的圖表。圖9是用於由高壓壓鑄鑄造的原型的圖表。
如從圖8看到的，形成在對比例的滑動面201上的矽晶粒具有這樣的粒度分布，即一個峰值存在於不小於約10μm並不大於約15μm的晶粒度範圍內，而另一峰值存在於不小於約51μm並不大於約63μm的晶粒度範圍內。晶粒度落在不小於約10μm並不大於約15μm範圍內的矽晶粒是共晶矽粒，而晶粒度落在不小於約51μm並不大於約63μm的矽晶粒是初結晶矽粒。
另一方面，如從圖9看到的，形成在原型滑動面101上的矽晶粒具有這樣的粒度分布，即一個峰值存在於不小於約1μm並不大於約7.5μm的晶粒度範圍內，而一個峰值存在於不小於約12μm並不大於約50μm的晶粒度範圍內。晶粒度落在不小於約1μm並不大於約7.5μm範圍內的矽晶粒是共晶矽粒，而晶粒度落在不小於約12μm並不大於約50μm的矽晶粒是初結晶矽粒。從這些結果還看到，形成在原型中的矽晶粒比形成在對比例中的矽晶粒小。順便一提的是，原型的滑動面101的一洛氏硬度(HRB)經測量約為70。
接著，分別利用原型氣缸體和對比氣缸體組裝發動機(或者具體地，四衝程水冷卻式汽油發動機)，並對該發動機進行耐磨試驗。要插入氣缸孔的活塞的滑動面被鍍鐵至約15μm的厚度。以約9000rpm的轉速使該發動機運轉約10小時。
圖10示出經受耐磨試驗後的對比氣缸體200的滑動面201的放大照片。如圖10所示，在活塞環的頂死點206下方的整個區域內，滑動面201上留有明顯擦痕，表明對比氣缸體200的耐用性差。
圖11示出經受耐磨試驗後的原型氣缸體100的滑動面101的放大照片。如圖11所示，在活塞環的頂死點106下方的區域內，滑動面101上未留有擦痕，表明原型氣缸體100的耐用性優良。
即使僅從上述結果也可以看到，在砂型鑄造的情況下，不對氣缸孔形成部進行特殊冷卻並且不控制滑動面區域的冷卻速率，從而使形成在該滑動面上的矽晶粒變得巨大，由此降低氣缸體的耐用性。對於採用模具的傳統壓鑄也是一樣。在採用壓鑄的批量生產步驟中，熱量可能殘留在模具的氣缸孔形成部內，從而使矽晶粒變得巨大。另一方面，在本優選實施例的製造方法中，控制滑動面區域的冷卻速率以使其在一預定範圍內。由此，在滑動面上形成具有優選平均晶粒度(或者優選粒度分布)的矽晶粒，從而極大提高氣缸體的耐磨性和強度。
如上所述，從防止矽晶粒變得巨大的角度，還優選地是規定鈣含量等於或小於約0.01重量％。鋁合金中的鈣與應用作矽晶粒的微化劑的磷形成一種化合物，由此削弱磷的微化效應。因此，如圖12所示，當鋁合金含有大於約0.01重量％的鈣時，初結晶矽粒可能變得巨大。另一方面，如果鈣含量等於或小於約0.01重量％，可能更可靠地獲得由磷帶來的矽晶粒微化效應。
此外，若微小矽晶粒均勻散布在滑動面上，將要形成在該矽晶粒之間的油槽也較小，從而能在該油槽內可靠地保持潤滑劑，導致潤滑性提高和耐磨性提高。如圖13示意性示出的，在滑動面101上，矽晶粒1010從含有銅等的鋁固溶體(基體)1013中突出，從而使潤滑劑1015保持在矽晶粒1010之間的凹槽1014內。通過均勻散布微小矽晶粒並確保凹槽1014的直徑在不小於約1μm並不大於約7.5μm的範圍內，由於表面張力而能獲得更可靠的潤滑劑保持，從而有助於提高潤滑性和耐磨性。
接著，為確定滑動面區域的冷卻速率與矽晶粒的平均晶粒度和耐磨性之間的關係，在改變滑動面區域的冷卻速率的同時，用與上述原型相同的條件製造多個氣缸體。
利用由此製成的多個氣缸體中的每個組裝發動機，並進行耐磨試驗。結果是，已證實在冷卻速率不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒條件下鑄造的氣缸體中幾乎沒有任何擦痕，由此表明耐磨性良好。
此外，對於那些在冷卻速率不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒條件下鑄造的氣缸體，用金相顯微鏡觀察滑動面。結果是，已證實滑動面上初結晶矽晶粒的平均晶粒度不小於約12μm並不大於約50μm，並且共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均矽晶度。滑動面的洛氏硬度(HRB)在不低於約60並不高於約80的範圍內。
圖14A至14E示出冷卻速率改變時初結晶矽粒的平均晶粒度和空隙率的變化。如圖14A所示，當冷卻速率等於或小於約1℃/秒時，平均晶粒度大到約56.5μm，表明初結晶矽粒的粒度巨大。另一方面，當冷卻速率不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒時，如圖14B至14E所示，初結晶矽粒具有範圍在不小於約12μm並不大於約50μm內的平均晶粒度。
此外，採用在滑動面冷卻速率快於約50℃/秒條件下鑄造的氣缸體組裝發動機，並進行耐磨試驗，顯示在整個滑動面上都有擦痕。用金相顯微鏡觀察滑動面，顯示初結晶矽粒具有約10μm或更小的平均晶粒度。未觀察到任何共晶矽粒。
實際上，從鑄造過程的開始到結束冷卻速率並不保持恆定。圖15示出在鑄造過程開始後溫度與時間之間的關係。在本說明書中，基於熔體供給溫度T0、取出溫度T3、鑄造開始時間t0以及取出時間t3，將鑄造過程中的冷卻速率限定為(T0-T3)/(t3-t0)。以下表2示出冷卻速率與熔體供給溫度、取出溫度以及周期之間的示例性關係。
表2
基於固化開始溫度T1、共晶溫度T2、固化開始時間t1以及到達共晶溫度的時間t2，將初結晶矽粒的粒度確定為(T1-T2)/(t2-t1)。另一方面，基於共晶矽粒的結晶結束的時間t2′，將共晶矽粒的粒度確定為t2′-t2。通常，當初結晶矽粒的粒度增大時，共晶矽粒的粒度也增大；當初結晶矽粒的粒度減小時，共晶矽粒的粒度也減小。
如上所述，本發明不同優選實施例的氣缸體都具有優良的耐磨性和強度，因此適用於包括機動車輛使用的發動機在內的各種發動機。特別地，本發明氣缸體適用於如摩託車發動機的以高轉速運轉的發動機，並能極大地提高發動機的耐用性。
圖16示出裝有本發明優選實施例的氣缸體100的示例性發動機150。發動機150包括一曲軸箱110、氣缸體100和一氣缸蓋130。
在曲軸箱110內，收容有一曲軸111。曲軸111包括一曲柄銷112和一曲柄臂113。
在曲軸箱110的上方設置氣缸體100。活塞122插入氣缸體100的氣缸孔內。活塞122的滑動面鍍鐵並具有比氣缸體100的滑動面101更大的表面硬度。應注意的是，活塞122的滑動面可塗覆有固體潤滑劑。在這種情況下，活塞122的滑動面可具有比氣缸體100的滑動面低的表面硬度。基於各種條件(例如，樣式、目標、成本等)作出活塞122的滑動面和氣缸體100的滑動面101中哪一個應具有較高表面硬度(即，哪一個應具有較強耐磨性)的選擇。
氣缸孔內未設置氣缸套，而且氣缸體100的氣缸孔壁103的內表面沒有鍍層。換句話說，初結晶矽粒1011暴露在氣缸孔壁103的表面上。應注意的是，具有鍍過的氣缸孔壁的氣缸體可與滑動面上按上述模式或種類形成有矽晶粒的活塞結合使用。然而，在可以確保耐磨性的同時，在此情況下冷卻性能將下降。
在氣缸體100上設置氣缸蓋130。氣缸蓋130與氣缸體100的活塞122一起形成一燃燒室131。氣缸蓋130包括一進氣口132和一排氣口133。在進氣口132內，設有一用於向燃燒室131內供應氣體混合物的進氣閥134。在排氣口內，設有一用於從燃燒室131排出空氣的排氣閥135。
活塞122和曲軸111經由一連杆140連接。具體地，活塞122的活塞銷123插入位於連杆140的小端142內的通孔中，而曲軸111的曲柄銷112插入位於連杆140的大端144內的通孔中，由此活塞122和曲軸111連接到一起。在大端144內的通孔的內表面與曲柄銷112之間設有一滾柱軸承114。
由於圖16所示的發動機150裝有本發明上述優選實施例的氣缸體100，所以發動機150具有優良的耐用性。由於本發明各種優選實施例的氣缸體100的特徵在於滑動面101的高耐磨性和高強度，因此不再需要一氣缸套。從而，可簡化發動機製造步驟，可減輕發動機重量並改善冷卻性能。此外，由於不需要對氣缸孔壁103的內表面進行鍍層，還可降低製造成本。
圖17示出裝有圖16所示的發動機150的摩託車。
在圖17所示的摩託車中，在主體車架301的前端設置一前管302。一前叉303與前管302連接，從而可朝摩託車的左右方向擺動。在前叉303的下端，支承一前輪304使其能轉動。
一座椅導軌306連接到主體車架301而從其上後端起向後方延伸。在主體車架301的上方設有一燃油箱307，並且在座椅導軌306上設置一主座椅308a和一串聯式板(tandem sheet)308b。
在主體車架301的後端，安裝有向後方延伸的後臂309。在後臂309的後端支承一後輪310使其可轉動。
如圖16所示的發動機150容納在主體車架301的中央部內。本發明任一優選實施例的氣缸體100用在發動機150中。在發動機150的前面設有一散熱器311。一排氣管312與發動機150的排氣口連接，並且一消音器313安裝在排氣管312的後端。
一變速器315聯接到發動機150上。一驅動鏈輪317安裝在變速器315的輸出軸316上。驅動鏈輪317經由一鏈條318與後輪310的後輪鏈輪319聯接。變速器315和鏈條318用作用於將發動機150產生的原動力傳遞給驅動輪的傳動機構。
圖17所示的摩託車裝有採用了本發明任一優選實施例的氣缸體100的發動機150，因而能提供優選的性能。
工業應用根據本發明的各種優選實施例，提供一種具有優良耐磨性和強度的發動機部件以及一種用於製造該發動機部件的方法。
根據本發明優選實施例的發動機部件可適用於包括機動車輛用發動機在內的各種發動機，且尤其適用於以高轉速運轉的發動機。應理解的是，前面的描述僅僅為了說明本發明。在脫離本發明的情況下，本領域的技術人員可想出各種變更和變形。因此，本發明旨在包括落在所附權利要求書的範圍內的所有變更、變形和變化。
權利要求
1.一種由含矽的鋁合金形成的發動機部件，它包括位於一滑動面上的多個初結晶矽粒；其中，所述多個初結晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度。
2.根據權利要求1所述的發動機部件，其特徵在於，還包括分布在所述多個初結晶矽粒之間的多個共晶矽粒，其中，所述多個共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均晶粒度。
3.根據權利要求1或2所述的發動機部件，其特徵在於，所述發動機部件是一氣缸體，所述多個初結晶矽粒暴露在所述氣缸體的氣缸孔壁的表面上。
4.一種由含矽的鋁合金形成的發動機部件，它包括位於一滑動面上的多個矽晶粒；其中，所述多個矽晶粒具有包括至少兩個峰值的粒度分布；以及所述至少兩個峰值包括在不小於約1μm並不大於約7.5μm的晶粒度範圍內的第一峰值和在不小於約12μm並不大於約50μm的晶粒度範圍內的第二峰值。
5.根據權利要求4所述的發動機部件，其特徵在於，在所述滑動面的面積接近800μm×1000μm的任一矩形區域內，直徑約為50μm並不含有晶粒度約0.1μm或更大的任何矽晶粒的圓形區域的數量等於或小於五。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的發動機部件，其特徵在於，所述鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；以及不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的發動機部件，其特徵在於，所述鋁合金包含不小於約50重量ppm並不大於約200重量ppm的磷和不大於約0.01重量％的鈣。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的發動機部件，其特徵在於，所述滑動面具有不低於約60並不高於約80的洛氏硬度(HRB)。
9.一種包括權利要求1至8中任一項所述的發動機部件的發動機。
10.一種由鋁合金形成的氣缸體，該鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；以及不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅，所述氣缸體包括位於一設置成與一活塞接觸的滑動面上的多個初結晶矽粒，以及分布在所述多個初結晶矽粒之間的多個共晶矽粒；其中，所述多個初結晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度，並且所述多個共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均晶粒度；所述鋁合金包含不小於約50重量ppm並不大於約200重量ppm的磷；和不大於約0.01重量％的鈣；以及所述滑動面具有不低於約60並不高於約80的洛氏硬度(HRB)。
11.一種由鋁合金形成的氣缸體，所述鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；和不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅，所述氣缸體包括位於一設置成與一活塞接觸的滑動面上的多個矽晶粒；其中，所述多個矽晶粒具有包括至少兩個峰值的粒度分布；所述至少兩個峰值包括在不小於約1μm並不大於約7.5μm的晶粒度範圍內的第一峰值和在不小於約12μm並不大於約50μm的晶粒度範圍內的第二峰值；在所述滑動面的面積接近800μm×1000μm的任一矩形區域內，直徑約為50μm並不含有晶粒度約0.1μm或更大的任何矽晶粒的圓形區域的數量等於或小於五；所述鋁合金包含不小於約50重量ppm並不大於約200重量ppm的磷；和不大於約0.01重量％的鈣；以及所述滑動面具有不低於約60並不高於約80的洛氏硬度(HRB)。
12.一種包括權利要求10或11所述的氣缸體和具有一滑動面的活塞的發動機，所述活塞的所述滑動面的表面硬度高於所述氣缸體的所述滑動面的表面硬度。
13.一種包括權利要求9或12所述的發動機的機動車輛。
14.一種用於製造用於發動機的滑動部件的方法，包括步驟(a)預備一種鋁合金，該鋁合金包含不小於約73.4重量％並不大於約79.6重量％的鋁；不小於約18重量％並不大於約22重量％的矽；以及不小於約2.0重量％並不大於約3.0重量％的銅；步驟(b)在一模具內冷卻所述鋁合金的熔體以形成模製件；步驟(c)在不低於約450℃並不高於約520℃的溫度下使該模製件經受不小於約三個小時並不超過約五個小時的時間的熱處理，然後液體冷卻該模製件；以及步驟(d)在步驟(c)之後，在不低於約180℃並不高於約220℃的溫度下使所述模製件經受不小於約三個小時並不超過約五個小時的時間段的熱處理；其中，這樣進行形成所述模製件的步驟(b)，即以不低於約4℃/秒並不高於約50℃/秒的冷卻速率冷卻一滑動面的區域。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，形成所述模製件的步驟(b)包括步驟(b-1)在所述滑動面的所述區域內形成多個初結晶矽粒以使該多個初結晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度；和步驟(b-2)在所述多個初結晶矽粒之間形成多個共晶矽粒以使該多個共晶矽粒具有不大於約7.5μm的平均晶粒度。
全文摘要
本發明涉及一種由含矽鋁合金形成的發動機部件，該發動機部件包括位於一滑動面上的多個初結晶矽粒。該多個初晶矽粒具有不小於約12μm並不大於約50μm的平均晶粒度。
文檔編號C22C21/02GK1788149SQ20058000043
公開日2006年6月14日 申請日期2005年2月23日 優先權日2004年2月27日
發明者慄田洋敬, 山縣裕, 小池俊勝 申請人:山葉發動機株式會社