汽车工业正朝着轻量化、高速、舒适、节能、低排放的方向发展,越来越多的汽车采用高性能的铝合金替代钢、铁等传统材料。随着铝合金发动机的应用,大大减轻了整车的重量,发动机作为汽车的心脏,重量约占整车重量的三分之一,其性能和重量直接关系到汽车的价值。国内铝合金缸体的工业化生产发展缓慢主要受制于三个方面:缸体材料性能达不到要求,铸造工业化生产工艺不成熟,生产装备落后。本文研究的重点,就是要解决基于低压铸造、冷芯盒组芯造型工艺下的缸体材料的问题。　　 本文主要研究了冷芯盒组芯造型工艺,低压铸造,以及在此工艺基础上的合金成分的调整及优化:　　 1、在熔体净化过程中采用旋转喷气装置吹入Ar气,使熔体纯净度大大增强,炉前检测密度当量大大降低；造型方面采用先进的冷芯盒组芯造型工艺,代替传统砂箱,所有形状均由砂芯组合而成,直接浇注成型。砂芯尺寸精度好,达到500mm±0.2mm,组芯之间的间隙达到±0.15mm。与金属型相比,其成本降低10％～20％,而且有利于大批量生产,大幅提高生产效率。浇注方式采用低压铸造底注式浇注,低压铸造解决了重力铸造中浇注系统充型和补缩之间的矛盾,避免了气孔夹杂等缺陷,铸件品质大大提高。　　 2、在铝合金中添加质量分数不同的Ni、Cr、Zn、Mn四种合金元素,经正交试验,利用加权综合评价值y*作为合金综合力学性能的评价值,分析表明Ni和Cr对铝合金的综合性能y*的影响较为显著。经过验证分析得出:Ni、Cr、Zn、Mn四种合金元素的最佳配比为Ni0.02～0.03Cr0.015～0.025Zn0.2～0.4Mn0.0.45～0.60,平均的抗拉强度σb达到205.7MPa,平均延伸率δ为2.25％。　　 在组织方面,铸态组织中圆整的亮白色Al2Cu相在水淬+时效处理时能溶入α固溶体中,时效过程中析出,使合金强化。而Ni、Cr、Zn元素形成的复杂的灰白色短棒状或粒状组织ω相,其主要成分为为Al(MnCuFe)Si五元化合物,中和了Fe的有害作用,减少了对组织的割裂,从而使合金的力学性能提高。　　 3、通过对比不同热处理方式,经过水淬+时效方法处理的合金抗拉强度明显提高,合金的抗拉强度性能平均达到260MPa以上,对铝合金的力学性能的改善具有很大的作用。水淬+时效处理后,所添加的微量元素新生成的相都趋于圆整、均匀及析出呈弥散分布。其中添加Cr形成的相大部分都溶解到α(Al)中,析出富Cr的相为弥散质点,起到一定的弥散强化作用；Zn主要是以固溶体的形式存在于合金当中,能促进Al2Cu相的弥散化分布。