[發明專利]一種自動擋變速器用高性能鋁合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410166867.4
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103911530A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 施洋;王曉兵;何寧;劉劍
• 申請（專利權）人: 自貢市川力實業有限公司
• 主分類號: C22C21/04
• 分類號: C22C21/04;C22C1/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 曾曉波

技術領域

本發明涉及一種自動擋變速器用高性能鋁合金材料及其制備方法，屬于合金材料領域。

技術背景

Al-Si-Cu鋁合金具有結晶溫度間隔小、線性收縮系數小、充型能力好、熱裂及縮松傾向較小的特點，是目前應用最為廣泛的壓鑄鋁合金。具有1.壓鑄范圍廣；2.鑄件尺寸精度高，表面粗糙度低；3.生產率高；4.金屬利用率高；5.鑄件強度和表面硬度高等優點。

但是鋁合金冶煉時，回爐料、殘余油料、有機物等物質會與鋁錠發生反應，生成H等有害物質；當氫含量超過溶解飽和度時，會在坯件中形成小于1毫米橢圓形氣孔，導致工件加工后氣密性不良。AT自動擋變速器利用機油泵、油路閥板、閥芯組成換擋油路，實現檔位切換。油路工作條件為：油溫150-180℃、油壓2-2.5mpA。變速器油泵、閥板、閥芯均不允許有氣孔、冷隔、穿透性缺陷，否者會出現油路串通、油壓波動，導致變速器換擋困難、反應速度慢等致命缺陷，影響駕駛安全性、舒適性。

發明內容

本發明針對上述問題，提供了一種高性能鋁合金材料。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種高性能鋁合金材料，所述材料為Al-Si-Cu鋁合金，其中還含有質量百分比為0.25％-0.45％的稀土元素RE。稀土元素加入到鋁合金中具有凈化、變質和微合金化的作用。

硅鋁合金的主要夾雜物為Al₂O₃，其熔點約2000℃，具有極高的化學穩定性，在熔體中很難分解，其表面具有很多孔洞，可吸附大量氣體，增加合金材料的孔隙。稀土與Al₂O₃反應能大量吸附和溶解氫，稀土與氫的化合物熔點較高，并且彌散分布于鋁液中，以化合物形成的氫不會聚集形成氣泡，大大降低鋁的含氫量和針孔率。稀土與Al2O3及H的反應方程式為：

2RE+Al₂O₃＝2Al+RE₂O₃；????RE+2H＝REH₂；

稀土的脫硫能力也相當強，可以生成RES或RE₂S₃；稀土元素在金屬液中還可以與氧和硫同時發生反應生成RE₂O₂S型硫化物。稀土元素還能與P、Sn、As等低熔點金屬元素化合，生成REP、RESn、REAs等化合物。這些稀土化合物都具有熔點高、比重輕，當它們的熔點高于金屬冶煉溫度時，能上浮一部分成渣，它們微小的質點則成為鋁結晶過程的異質晶核，而留在固態金屬內的部分則能降低其危害性。

稀土元素的原子半徑為0.174～0.204mm，大于鋁原子半徑(0.143mm)。且稀土元素比較活潑，它熔于鋁液中，極易填補合金相的表面缺陷，同時還在晶粒與合金液之間形成表面活性膜，阻止生成的晶粒長大，使合金的組織細化。此外，鋁與稀土形成的化合物在金屬液結晶時作為外來的結晶晶核，因晶核數的大量增加而使合金的組織細化。因此稀土對鋁合金具有良好的變質效果。

稀土還能與合金中的其他元素形成中間化合物，這些中間化合物一方面可以為合金提高豐富的晶核，有利于晶粒細化，同時這些粒子化、球化和細化的中間化合物還能改善合金組織，強化合金的機械性能。

作為可選方式，在上述高性能鋁合金材料中，所述稀土元素可以是單一的稀土元素，也可以是混合稀土。