[發明專利]一種汽車變速器殼用高強度鋁合金復合材料及其制備工藝

在審

• 申請號: 201810546475.9
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108715957A
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 謝昭民;李凱
• 申請（專利權）人: 益陽儀緯科技有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043;C23C14/14;C23C14/35
• 代理公司: 安化縣梅山專利事務所 43005
• 代理人: 夏贊希

本發明適用鋁合金技術領域，尤其涉及一種汽車變速器殼用高強度鋁合金復合材料及其制備工藝，所述復合材料組分比例按重量百分數計：鎂為1.7?2.7％，硅為18?25％，鋅為6.5％?8.0％，銅為5?6％，磷為0.1?0.2％，鈧為0.1?5％，鋯0.1?1％，余量由鋁和不可避免的雜質組成。通過直流磁濺射方式獲得純鋁以及具有納米尺寸的2.5％質量分數的Fe含量的Al?Fe合金，使得鐵溶質進入Al能夠在Al(Fe)固溶體中形成具有高密度柱狀晶粒；通過控制銅、鎂及鋅的量，解決了現有汽車變速器殼鋁合金材料使用過程中強度低，容易變形等的問題，同時，通過控制硅的用量范圍和尺寸，并添加鋯和鈧，從而進一步改善鋁合金的機械加工性和耐磨性。

技術領域

本發明屬于鋁合金技術領域，尤其涉及一種汽車變速器殼用高強度鋁合金復合材料及其制備工藝。

背景技術

鋁是地殼中蘊藏量最多的金屬元素之一，其總儲量約占地殼質量的。目前，鋁及鋁合金的產量己在金屬材料中居第二位，僅次于鋼鐵材料，是有色金屬材料中用量最多、應用范圍最廣的材料。一般來說，純鋁具有高導熱性、高導電性、抗腐蝕性、低密度、易于鑄造、切削及加工成型等優點，但是強度低，機械性能較差。當在鋁合金中加入各種合金元素以后，實現合金化以后，鋁合金的機械性能得到了大幅度的提高，如，具有高的比強度、比剛度、斷裂韌性和疲勞強度等，同還保持了良好的鑄造性能和高的耐腐蝕性。利用鋁合金代替鋼鐵材料可以大大減輕零構件的重量，增加結構的穩定性，其中一系合金是鑄造鋁合金中最重要、品種最多的一個系列。它具有流動性好、鑄件致密、不易產生鑄造裂紋，抗腐蝕和切削加工性能優良，是理想的鑄造合金，己成為制造業中最受重視的結構材料之一，在航空、航天、汽車、機械、化工等行業領域得到了非常廣泛的應用。

隨著近年來汽車、船舶、航空、家電、摩托車等產業的迅速發展，鋁合金，特別是鋁硅一系合金以其重量輕、強度高的力學性能和優良的加工性能，已經成為鑄造業中最受重視的結構材料之一。它們已被廣泛用于變速器殼、制動器、操縱系統、汽缸體、輪毅、活塞等。在鑄造一硅鋁合金的過程中，由于容易生成粗大的針片狀或板狀共晶相，嚴重地割裂了一相，造成局部區域的應力集中，使鑄造合金的力學性能和加工性能惡化，特別是塑性顯著降低，切削性能變差。因此，研制經濟、高效、環保的變質劑和晶粒細化材料，以及鋁合金熔體物理凈化材料與裝置，是獲得優質鋁合金鑄造部件的關鍵技術之一，具有重要的理論意義和巨大的經濟價值。高強度鋁合金具有優異的性能，如高機械性能，耐腐蝕性和重量輕。高強度鋁合金是實現改進性能的最佳選擇，其中包括高機械性能和低重量。隨著全球汽車行業輕量化和高效材料需求的不斷增長，高強度鋁合金市場也將增長，因為鋁可以將汽車零部件和整個車身的重量減輕高達50％。

汽車對變速器殼材料性能要求苛刻，如很高的強度，優良的沖擊任性以及良好的耐磨性能和耐疲勞性能。目前高檔橋車已都使用鋁合金變速器殼，西方發達國家的鋁合金變速器殼生產工藝已基本成熟，但對新的鋁合金變速器殼材料的研究仍然方興未艾。但是現有的鋁合金材料在加工過程中很難達到標準要求，鋁液清渣難，雜質多，成分易偏析，制造成本高，在使用過程中其強度較低，變速器殼容易變形。

發明內容

本發明實施例提供一種汽車變速器殼用高強度鋁合金復合材料及其制備工藝，旨在解決現有汽車變速器殼鋁合金材料使用過程中強度低，容易變形，不耐磨等的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種汽車變速器殼用高強度鋁合金復合材料，其組分比例按重量百分數計：鎂為1.7-2.7％，硅為18-25％，鋅為6.5％-8.0％，銅為5-6％，鐵為2.5％，磷為0.1-0.2％，鈧為0.1-5％，鋯0.1-1％，余量由鋁和不可避免的雜質組成。

優選地，所述復合材料組分比例按重量百分數計：鎂為2.2％，鐵為2.5％，硅為20％，鋅為7.0％，銅為5.2％，磷為0.1％，鈧為0.8％，鋯0.6％，余量由鋁和不可避免的雜質組成。

優選地，所述復合材料包含硅相，其中所述復合材料中的硅相的尺寸為10-50μm。