[發(fā)明專利]一種高速列車齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)用鋁合金及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210067709.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN114427054A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳宗寧;馮恩浪;郭恩宇;康慧君;劉磊;唐華英;汪翔;張宇博;接金川;盧一平;曹志強(qiáng);王同敏;李廷舉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)寧波研究院;吉利百礦集團(tuán)有限公司;大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/02
• 分類號(hào): C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043;C22B9/04;B22D15/00;F16H57/032
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11947
• 代理人: 湯鎮(zhèn)宇

本發(fā)明提供了一種鑄造鋁合金及其制備方法和應(yīng)用，屬于材料冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明制備的鑄造鋁合金表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，無縮孔縮松現(xiàn)象，內(nèi)部組織符合探傷檢測(cè)要求且機(jī)械性能更優(yōu)，產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，成功應(yīng)用于我國(guó)高鐵動(dòng)車組，滿足我國(guó)高速列車大跨域、高速、復(fù)雜環(huán)境對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)用鋁合金鑄件的性能要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鑄造鋁合金及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高速列車的大幅提速對(duì)各零部件提出了輕量化要求，鋁合金作為輕質(zhì)、耐腐蝕的新型材料迅速地代替鋼鐵并在列車上得到應(yīng)用。在國(guó)外，如日本的新干線、法國(guó)TGV、德國(guó)ICE等系列國(guó)際先進(jìn)動(dòng)車已廣泛使用高強(qiáng)度鑄造鋁合金齒輪箱。在我國(guó)，高速(特別是時(shí)速380km/h以上)動(dòng)車組的大跨域、高速、復(fù)雜環(huán)境的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)用鋁合金鑄件性能的要求極其嚴(yán)苛，目前國(guó)內(nèi)高速列車部分關(guān)鍵零部件和原材料仍依靠進(jìn)口。

高速列車齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)用鋁合金屬于鑄造鋁合金，通過熱處理提高性能，具有流動(dòng)性好、無熱裂傾向、線收縮小，以及比重小、耐腐蝕性良好、氣焊性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的零部件制造。然而，當(dāng)前使用國(guó)產(chǎn)原料熔煉鑄造存在的問題有：(1)在鑄件表面產(chǎn)生較深的針孔缺陷；(2)在合箱面、法蘭、吊掛等關(guān)鍵部位產(chǎn)生縮松、縮孔等缺陷；(3)在薄壁區(qū)產(chǎn)生氣孔缺陷。在動(dòng)車組大跨域、高速、復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行，這些缺陷可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生裂紋，若裝車高速運(yùn)行(特別是時(shí)速380km/h以上)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鑄造鋁合金及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明的鑄造鋁合金氣密性好、缺陷少，內(nèi)部質(zhì)量符合鑄件射線探傷標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于高鐵動(dòng)車組，能夠滿足高速列車大跨域、高速、復(fù)雜環(huán)境對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)用鋁合金鑄件的性能要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種鑄造鋁合金，包括以下質(zhì)量百分含量的元素：

Si 6.8～8.0％，Mg 0.25～0.45％，Ti 0.10～0.20％，Be 0.003～0.015％，F(xiàn)e≤0.12％，Cu≤0.05％，Zn≤0.05％，Mn≤0.05％，余量為Al。

優(yōu)選的，包括Si 7.0～7.5％。

優(yōu)選的，包括Mg 0.3～0.4％。

優(yōu)選的，包括Ti 0.15～0.20％。

優(yōu)選的，包括Fe≤0.08％。

本發(fā)明提供了上述方案所述鑄造鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

對(duì)應(yīng)所述鑄造鋁合金的組成將各制備原料依次進(jìn)行熔煉和精煉，得到熔體；

將所述熔體進(jìn)行真空除氣，得到凈化熔體；所述凈化熔體中H的含量≤0.10mL/100g；

將所述凈化熔體進(jìn)行澆注，得到鑄件；所述澆注用砂型設(shè)置有冷鐵和發(fā)熱冒口；所述澆注的溫度為690～720℃，保壓壓力為0.08～0.09MPa，保壓時(shí)間為700～750s；所述澆注過程中凈化熔體的升速為28～30mm/s；

將所述鑄件依次進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理，得到鑄造鋁合金。

優(yōu)選的，所述固溶處理的溫度為530～550℃，保溫時(shí)間為8～9h，冷卻方式為水冷。

優(yōu)選的，所述時(shí)效處理的溫度為180～200℃，保溫時(shí)間為4～5h。

本發(fā)明提供了上述方案所述鑄造鋁合金或上述方案所述制備方法制備得到的鑄造鋁合金在高速列車齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。