[發明專利]一種高速客運列車轉向架軸箱輕量化用新型鋁合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910977921.6
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110592446A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 李國棟;王澤飛;劉洺宇;呂慧;張大慶
• 申請（專利權）人: 南京金正奇交通設備有限責任公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/10;C22C1/02;C22F1/053
• 代理公司: 31253 上海精晟知識產權代理有限公司
• 代理人: 安曼

本發明公開了一種一種高速客運列車轉向架軸箱輕量化用新型鋁合金材料及其制備方法，屬于鋁合金材料技術領域，按重量份數計，包括Si：0.05～0.12份，Fe：0.08～0.15份，Cu：2.0～2.6份，Mn：0.01～0.1份，Mg：1.9～2.6份，Gr：0.01～0.04份，Zn：5.7～6.7份，Ti：0.04～0.06份，Zr：0.1～0.14，SiC：0.01～0.1份，松油醇：5～20份，雙金屬氫氧化物：0.01份，余量為鋁。本發明中新型鋁合金材料具有更優的耐腐蝕性能、綜合機械性能和服役安全性，用其部分或全部替代轉向架上鋼質零部件，在滿足環境服役性能要求的同時顯著降低轉向架重量和提升其低溫運行安全性、提升運載效率、降低能耗和維護成本。

技術領域

本發明涉及一種新型鋁合金材料和制備方法，特別是涉及一種高速客運列車轉向架軸箱輕量化用新型鋁合金材料及其制備方法，屬于鋁合金材料技術領域。

背景技術

轉向架作為高速列車核心部件，具有承重、導向、制動、減震降噪、提供動力等重要功能，需確保高的承載能力、最小的質量。我國也在高速列車上大量采用高強度鑄造鋁合金制造電機蓋、電機風扇、傳動齒輪箱等，但目前的運用于高速列車轉向架部件上的鋁合金材料其耐應力腐蝕性能無法滿足新一代高速列車轉向架運行環境包括低溫-55℃～40℃，積雪30cm以下、鹽霧/酸雨等嚴苛環境及“綠色”發展要求。

發明內容

本發明的主要目的是為了解決現有技術的不足而提供一種高速客運列車轉向架軸箱輕量化用新型鋁合金材料及其制備方法。

本發明的目的可以通過采用如下技術方案達到：

一種高速客運列車轉向架軸箱輕量化用新型鋁合金材料，按重量份數計，包括Si：0.05～0.12份，Fe：0.08～0.15份，Cu：2.0～2.6份，Mn：0.01～0.1份，Mg：1.9～2.6份，Gr：0.01～0.04份，Zn：5.7～6.7份，Ti：0.04～0.06份，Zr：0.1～0.14，SiC：0.01～0.1份，松油醇：5～20份，雙金屬氫氧化物：0.01份，余量為鋁。

優選的，雙金屬氫氧化物為鐵-鈣層狀雙金屬氫氧化物。

優選的，碳化硅和錳的質量比為：碳化硅：錳＝1:1。

一種高速客運列車轉向架軸箱輕量化用新型鋁合金材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：首先對鋁合金材料進行微合金元素設計，計算出每種原料的使用量，并經過計算機模擬鋁合金材料相形成與控制，模擬制作出轉向架軸箱，并根據熱力學模擬計算出每一步制作過程中需要的溫度范圍；

步驟2：將Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Gr、Zn、Ti、Zr、SiC、松油醇、雙金屬氫氧化物和鋁加入到熔煉爐中，設置熔煉爐的溫度并在開始熔融時不斷攪拌，并向熔煉爐內通入稀有氣體；

步驟3：通過調節攪拌速度的快慢對粗毛坯中的含氣量和夾雜進行控制；

步驟4：當攪拌均勻時將熔化后的熔液注入模具中，并對固溶熱處理后的粗毛坯進行人工時效，通過調人工時效的溫度高低降低或消除偏析；

步驟5：經過人工時效后對胚料進行超聲波探傷，檢測粗毛坯內部是否有損傷，同時進行相回溶控制；

步驟6：將粗毛坯冷卻后取出，并對毛坯表面進行拋丸和噴砂；

步驟7：將噴砂后的粗毛坯進行機械加工成轉向架軸箱，對加工后的轉向架軸箱進行滲透探傷，二次檢測轉向架軸箱的內部狀況；

步驟8：最后對轉向架軸箱的表面進行處理。

優選的，在步驟2中，加入的稀有氣體為氦、氖、氬、氪和氙中的一種或多種，攪拌使用的器具是純鐵器具。