[發(fā)明專利]一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410010376.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103774001A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章功國(guó);王涇文;段宗銀;李純金;陳超;王淑妍;張少伍;王曉芬;謝勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬鞍山市恒毅機(jī)械制造有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/02
• 分類號(hào): C22C21/02;C22F1/043
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

車輪的品質(zhì)和可靠性好壞不僅與車輛的安全密切相關(guān)，而且與汽車在行駛中的平穩(wěn)性、舒適性、安全操作有著密切關(guān)系。因而要求車輪的尺寸和形狀精度高，動(dòng)平衡好，疲勞強(qiáng)度高、散熱性能好、剛性和彈性好。隨著汽車的發(fā)展，汽車的檔次越來(lái)越好，汽車速度越來(lái)越快，而且個(gè)性化要求也越來(lái)越高，所以對(duì)汽車輪轂的要求也越來(lái)越高。

我國(guó)汽車中廣泛使用的是普通鋁輪轂，是以模具鑄造而成的一個(gè)整體，產(chǎn)品的形狀單一，要更改輪子的參數(shù)及形狀必須更改模具?；且普通鑄造輪轂采用的是?A356-2?鋁材，A356-2?鋁材，其牢固性和散熱性也比較差，同時(shí)質(zhì)量還比較重。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種三片式鋁合金鍛造輪轂，所謂三片式輪轂，是將輪轂分解成前片、中片和后片，然后再將之組合成一個(gè)完整的輪轂，但其又可以滿足所有輪轂的基本參數(shù)。這種輪轂無(wú)論從強(qiáng)度、質(zhì)量、散熱性及外形上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通鑄造輪轂。

上述三片式鋁合金鍛造輪轂常采用?6?系列（鋁鎂硅）合金材料生產(chǎn)，但是由于?6?系列（鋁鎂硅）合金材料本身的延展性還不夠，使得生產(chǎn)后的三片式鋁合金鍛造輪轂的伸縮性及自動(dòng)疲勞恢復(fù)功能還達(dá)不到要求。

我國(guó)輪轂用鋁合金還存在一些問(wèn)題，如強(qiáng)度不夠、重量大、加工性能差、散熱性差、變質(zhì)處理效果有限、鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定等等問(wèn)題，需要進(jìn)一步提高輪轂鋁合金的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法，該鋁合金材料具有強(qiáng)度高、耐沖擊的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料，其特征在于：其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：硅11.2-11.5、鎂1.0-1.3、銅0.12-0.15、鈦0.2-0.5、鍶0.05-0.08、鑭0.02-0.04、鈰0.02-0.05、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、余量為鋁。

所述的輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于：

（1）、準(zhǔn)備純鋁錠與廢鋁按1：0.4-0.7比例作為鋁基質(zhì)來(lái)源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；

（2）、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)椋海?）硅、鎂、Ta；（2）銅、鑭、鈰；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。

所述的鑄后熱處理是：先由室溫以230-240℃/小時(shí)速率升溫至270-280℃，保溫30-40分鐘，再以230-240℃/小時(shí)速率升溫至430-440℃，保溫30-40分鐘，再以230-240℃/小時(shí)速率升溫至550-560℃，保溫6-7小時(shí)；用70-80℃清水冷卻至100-120℃，再自然冷卻至室溫；再以200-220℃/小時(shí)速率升溫至170-180℃，保溫3-4小時(shí)，取出空冷即得。

所述的精煉劑由下列重量份的原料制成：鋁粉10-12、二氧化硅8-12、凹凸棒土8-12、鉀長(zhǎng)石粉5-8、鋁釩土3-4、麥飯石3-4、剛玉粉3-4、氮化鋁5-6、樹(shù)木灰燼1-2、偏硅酸鈉2-3、氟化鈣3-5；其制備方法是將二氧化硅、凹凸棒土、鉀長(zhǎng)石粉、麥飯石、鋁釩土、樹(shù)木灰燼混合，加熱至1600-1800℃，攪拌1-2小時(shí)，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時(shí)，過(guò)濾，濾渣反復(fù)用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明添加了鈦、鍶、鑭、鈰、Ta、Er等元素，細(xì)化了晶粒，精煉凈化了合金，提高了合金強(qiáng)度和耐沖擊性，而且提高了成品率；本發(fā)明鋁合金通過(guò)合理控制鑄后處理溫度，分批投放合金元素，使得合金結(jié)晶均勻，強(qiáng)度高，使用部分廢鋁為原料，使合金品質(zhì)更為穩(wěn)定均一。該鋁合金用于制作輪轂，鑄造和鍛造性能好，導(dǎo)熱性好，沖擊韌性好，即使遇到重大撞擊也不會(huì)立即斷裂。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右，鑄件的氣密性高，成品率高。

具體實(shí)施方式

一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：硅11.2-11.5、鎂1.0-1.3、銅0.12-0.15、鈦0.2-0.5、鍶0.05-0.08、鑭0.02-0.04、鈰0.02-0.05、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、余量為鋁。