[發明專利]一種輪胎模具用高韌性鋁鎂合金材料

無效

• 申請號: 201510047551.8
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104532083A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 李冬玉;錢猴
• 申請（專利權）人: 蕪湖新泰聯輪模具有限公司
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 宮軼琳

技術領域

本發明屬于鋁合金領域，具體涉及一種輪胎模具用高韌性鋁鎂合金材料。

背景技術

鋁鎂鑄造合金具有延伸率高，切削性、耐腐蝕性、表面光潔度好等特點，因此成為目前國際上輪胎模具行業比較推崇的模具用鋁。普通工藝生產的鋁鎂合金強度低，而且含有較多的渣、氣。用其制備的輪胎模具表面容易形成渣孔、氣孔，輪胎在成型過程中，膠會滲入其中產生粘膜現象；模具強度低導致模具使用壽命短。

國內同行業一般選用ZL101、AlMg3Si和AC7A牌號鑄鋁合金。前兩種材料的流動性好，適于鑄造花紋復雜的子午胎模具花紋圈，但其機械性能和韌性達不到要求，對使用壽命提升幫助不大。AC7A是近年來應用較多的一種花紋圈鑄造用材料，其耐腐蝕性能好，但是機械性能和韌性達不到要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種輪胎模具用高韌性鋁鎂合金材料，通過調整Ti、Cu和Mg配比，提高鋁鎂合金材料的韌性，伸長率達到14％-16％，滿足現代輪胎模具的生產要求，延長使用壽命。

本發明提供的一種輪胎模具用高韌性鋁鎂合金材料，包括以下重量百分比的成分：

Cu?0.3-0.5％，Mg?3.6-5.5％，Si?0.2-0.23％，Zn?0.03-0.05％，Fe?0.01-0.02％,Mn?0.3-0.5％,Ti?0.2-0.25％，Cr?0.005-0.02％，Zr?0.05-0.1％，Sm?0.05-0.07％,Nd?0.05-0.06％,Y?0.05-0.07％,余量為Al。

進一步的，一種輪胎模具用高韌性鋁鎂合金材料，包括以下重量百分比的成分：

Cu?0.3-0.5％，Mg?3.6-5.5％，Si?0.2-0.23％，Zn?0.03-0.05％，Fe?0.01-0.02％,Mn?0.3-0.5％,Ti?0.23％，Cr?0.005-0.02％，Zr?0.05-0.1％，Sm?0.05-0.07％,Nd?0.05-0.06％,Y?0.05-0.07％,余量為Al。

銅元素(Cu)具有一定的固溶強化效果，通過時效處理析出的CuAl2具有明顯的時效強化效果。

鎂元素(Mg)在鋁中的溶解度隨溫度下降而變小，鎂對鋁合金的強化作用非常明顯，每增加1％的鎂，合金抗拉強度大約升高34MPa。

鈦(Ti)是鋁合金中常用的添加元素，以Al-Ti中間合金形式加入。鈦與鋁形成TiAl2相，成為結晶時的非自發核心，起細化鑄造組織和焊縫組織的作用。本發明嚴格控制Ti含量0.2-0.25％，尤其是，鈦元素含量在0.23％時，鋁鎂合金的韌性最高，延伸率達到16％；本發明嚴格控制Cu、Mg、Ti的含量配比，Cu?0.3-0.5％，Mg?3.6-5.5％，Ti?0.2-0.25％，多余或少于該配比，均達不到14—16％的延伸率。

鋯元素(Zr)在合金既能起到固溶強化，又能起到第二相強化，形成Al3Zr可以起到釘扎作用，結合稀土可細化鋁合金基體。

加入釤(Sm)、釔(Y)、釹(Nd)稀土元素，釤、釹、釔比其它稀土元素在鋁合金中的溶解度大，不僅可以起到彌散強化作用還可以起到很好的固溶強化作用，此外，釤、釔、釹等與熔體中氧、氫、氮、硫、鐵等雜質元素有較強的結合作用，可以減少合金中的氣體和夾雜,改善夾雜物形態，使夾雜相趨于球化，有利于夾雜物和氣體的排除，也起到了熔體凈化效果，而且，本合金加入釹既能起第二相強化作用，還可以起到固溶強化作用，釹加入鋁合金，可以增加錯配度，此外釹還有很好的變質效果，這些對于合金的綜合性能都有利。而且，加入釤(Sm)、釔(Y)、釹(Nd)稀土元素能夠使固相線溫度差減小，降低鋁鎂合金的糊狀凝固趨勢，并且降低合金熔體表面張力，增加熔體流動性，有利于澆注成錠，對工藝性能有著明顯的影響。但是需要注意的是，稀土元素在鋁合金中固溶度較低，添加過量對合金綜合性能不利。因此，合金中稀土元素總含量控制在0.4％以內。

鋅元素(Zn)單獨加入鋁中，對鋁合金強度的提高十分有限，同時存在應力腐蝕開裂、傾向，在鋁中同時加入鋅和鎂，形成強化相Mg/Zn2，對合金產生明顯的強化作用。Mg/Zn2含量從0.5％提高到12％時，可明顯增加抗拉強度和屈服強度。