汽车发动机外壳通常不会使用生铝(即未经处理的纯铝或低品位铝),而是采用高强度铝合金材料。以下是详细分析:
1. 材料选择依据
发动机外壳需承受高温、高压及机械应力,生铝(如工业纯铝1060或1100)强度和耐热性不足。主流采用 铸造铝合金(如A356、ADC12)或 变形铝合金(如6061、7075),通过添加硅、镁、铜等元素提升性能。
2. 常见铝合金类型
- A356:含硅6.5-7.5%、镁0.3-0.45%,具备优异铸造性,用于缸体、缸盖,经T6热处理后抗拉强度可达310MPa。
- ADC12:日本标准压铸铝合金,含硅9.6-12%,耐腐蚀性强,适合复杂结构件。
- 6061-T6:变形铝合金,镁硅为主要合金元素,用于轻量化设计,屈服强度约240MPa。
3. 生产工艺要求
外壳多采用高压压铸(HPDC)或低压铸造,确保致密性。压铸铝合金流动性要求高(如ADC12),而锻造工艺可能采用7075等高强度合金。
4. 性能优化措施
- 热处理:如固溶+时效(T6)显著提升硬度。
- 表面处理:阳极氧化或喷涂耐热涂层,增强耐腐蚀性。
- 复合材料应用:部分高端机型采用铝基复合材料(如SiC颗粒增强)。
5. 生铝的局限性
生铝典型抗拉强度仅80-100MPa,高温下易蠕变,且铸造易产生气孔。引擎工况通常要求材料在150°C下仍保持稳定性,生铝无法满足。
6. 延伸知识
- 涡轮增压机型对材料要求更高,可能选用含镍的高温合金。
- 铝制引擎外壳比铸铁轻30%-50%,但需通过结构设计补偿刚性。
现代发动机技术中,铝材的选用是平衡轻量化、强度、成本的结果,生铝仅适用于非承力部件如装饰盖板。
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