專利名稱：一種汽車安全零部件的變質(zhì)鑄造鋁合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬有色金屬材料制備技術(shù)和變質(zhì)處理工藝領(lǐng)域，特別涉及一種汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬組織細(xì)化是提高金屬材料各項機(jī)械性能的方法途徑之一，也是不犧牲材料強(qiáng)度指標(biāo)的如提下提聞材料塑性指標(biāo)的唯一途徑。、通過檢索，只發(fā)現(xiàn)如下兩篇涉及本專利申請的公開專利文獻(xiàn)I、一種大直徑鑄造鋁合金液力偶合器葉輪熱處理工藝(CN101148744)，其特征在于，由以下步驟組成對大直徑鑄造鋁合金液力偶合器葉輪熱處理前準(zhǔn)備，將大直徑鑄造鋁合金液力偶合器葉輪熱放入低于350°C的固熔加熱爐內(nèi)進(jìn)行固溶處理，并隨爐階梯升溫，熱處理溫度為530°C _540°C，保溫4-9小時；固溶后用60 100°C清水冷卻；對大直徑鑄造鋁合金液力偶合器葉輪熱的時效處理，本發(fā)明的優(yōu)點是可以熱處理直徑Im至I. 5m的大直徑鑄造鋁合金液力偶合器葉輪，提高大直葉輪生產(chǎn)合格率。2、高精鋁合金液爐外精煉用耐火澆注料(CN101475389)，由骨料、粉料和外加劑組成。骨料由高鋁礬土熟料、亞白剛玉組成；粉料由Q-Al2O3、亞白剛玉粉、CA7tl純鋁酸鈣水泥、 鈦白粉、硫酸鋇組成。外加劑由六偏磷酸鈉和水組成。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)高溫下會與招合金液粘結(jié)，并會將耐火材料中的娃、鐵等雜質(zhì)釋放到招合金液中的問題。可確保聞精招合金液爐外精煉中耐火內(nèi)襯不開裂、不增硅、不增鐵、不粘鋁，價格較便宜，使用方便，適應(yīng)范圍大。通過技術(shù)對比，上述兩篇對比文獻(xiàn)與本專利申請有本質(zhì)的不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐熱、耐磨、抗疲勞的汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法。本發(fā)明實現(xiàn)目的的技術(shù)方案是一種汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法，包括細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備及新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備，具體步驟是A、A1+Sb+Ti細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備方法(I)按母鋁合金液中元素質(zhì)量百分比Ti :4 6%、Sb :4 6%、A1 :88 92%分別稱取鈦劑、金屬銻、重熔鋁錠；(2)按總投料的O. 3 O. 5%稱取ST-I熔劑，按總投料的O. 3 O. 5%稱取ST-IS 覆蓋劑，按總投料的O. I O. 2%稱取ST無鈉精煉劑；(3)將步驟(I)步驟(2)中的所有原材料放入溫度200_250°C的恒溫余熱干燥爐中干燥3 4小時；(4)將步驟(3)中完全干燥的ST-I熔劑均勻鋪散在熔化爐的爐底，再放入自恒溫余熱干燥爐中干燥后取出的重熔招錠；(5)熔化爐點火升溫，點火2h 3h爐內(nèi)的重熔鋁錠全部熔化，在鋁熔體表面均勻撒上步驟(3)中完全干燥的50%的ST-IS覆蓋劑；繼續(xù)升溫至900 1000°C，加入步驟(3) 中完全干燥的金屬銻、鈦劑并在900 1000°C的條件下保溫I. 5 2h至金屬銻和鈦劑完全熔化；(6)關(guān)掉熔化爐的燃?xì)忾_關(guān)，充分?jǐn)嚢? 8min，測量母鋁的熔體溫度在750 800°C的條件下保溫20 25min促進(jìn)母鋁熔體的合金化；(7)將步驟(3)中完全干燥的ST無鈉精煉劑的50%撒入母鋁熔體內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑴y量母鋁熔體溫度，母鋁熔體溫度在710 750°C范圍內(nèi)，將剩余的50% ST無鈉精煉劑放入自動噴粉機(jī)中，以惰性氣體氬氣為載體將ST無鈉精煉劑均勻的噴入母鋁熔體內(nèi)進(jìn)行精煉，IS氣噴入的時間在5 8min,取樣測定母招合金的成分；(8)在步驟(7)中精煉好的母鋁熔體表面上均勻撒上剩余的完全干燥的50%的 ST-IS覆蓋劑，由此制成母鋁合金液，并在700 730°C下保溫備用；B、新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備方法(I)按新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料中元素質(zhì)量百分比的要求計算出成分配比為 Si 4. 5 7. 5%、Mg 0. 10 O. 35%, Al 87. 2 93. 7%及母鋁合金液1· 7 5. 0%， 按以上比例分別稱取金屬硅、金屬鎂、重熔鋁錠及母鋁合金液；(2)按總投料的O. I O. 2%稱取ST無鈉精煉劑；(3)將步驟(I)、步驟(2)中的金屬硅、金屬鎂、重熔鋁錠和ST無鈉精煉劑放入溫度200-250°C的恒溫余熱干燥爐中干燥3 4h ;(4)將步驟(3)中完全干燥的金屬硅放入蓄熱熔化爐的爐體底部，上面將步驟(3) 中完全干燥的重熔鋁錠碼放整齊；(5)蓄熱熔化爐點火升溫，點火4h 5h爐內(nèi)的重熔鋁錠和工業(yè)硅全部熔化，加入母鋁合金液，充分?jǐn)嚢? 8min，繼續(xù)升溫至鋁合金熔體的溫度在770 800°C的范圍內(nèi)；(6)關(guān)掉熔化爐的燃?xì)忾_關(guān)，將經(jīng)步驟(3)干燥處理的金屬鎂壓入鋁合金熔體內(nèi)部3 5min至金屬鎂全部熔化,迅速攪拌4 5min ；(7)取樣檢測合金成分；(8)測量鋁合金熔體溫度，在鋁合金熔體溫度730 750°C范圍內(nèi)將步驟(3)中完全干燥的ST無鈉精煉劑的50%撒入鋁合金熔體內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑢⑹Ｓ嗟?0% ST無鈉精煉劑放入自動噴粉機(jī)中，以惰性氣體氬氣為載體將ST無鈉精煉劑均勻的噴入鋁合金熔體內(nèi)進(jìn)行精煉，氬氣噴入的時間控制在10 15min，進(jìn)行打渣，打渣后靜置；(9)在鋁合金熔液溫度降至690 710°C時出爐。而且，所述惰性氣體均為氬氣。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為本合金材料具有高溫耐磨、高溫抗疲勞、高強(qiáng)高韌等優(yōu)點，用于制造汽車后制動鉗、制動主缸、轉(zhuǎn)向殼體等汽車安全零部件，大大提高了其使用壽命和安全系數(shù)。在對新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料熱處理后檢測其力學(xué)性能，接近高強(qiáng)度鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)(抗拉強(qiáng)度彡400MPa)，而延伸率和屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于高強(qiáng)度硬質(zhì)鋁合金。


圖I為本發(fā)明對比實驗結(jié)果圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法，包括細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備及新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備，下面分別敘述一、Al+Sb+Ti細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備，共提供兩個實施例實施例I :按Ti :4 5%、Sb:4 5%、A1 :90 92%制備母鋁合金液(I)按母鋁合金液中元素質(zhì)量百分比Ti :4 5%、Sb :4 5%、A1 :90 92%分別稱取鈦劑(含Ti量75% ) 120Kg,金屬銻90Kg,重熔鋁錠1790Kg ；(2)按總投料的O. 3 O. 5%稱取ST-I熔劑，按總投料的O. 3 O. 5%稱取ST-IS 覆蓋劑，按總投料的O. I O. 2%稱取ST無鈉精煉劑；(3)將步驟⑴步驟⑵中的所有原材料放入溫度200_250°C的恒溫余熱干燥爐中干燥3 4小時；(4)將步驟(3)中完全干燥的ST-I熔劑均勻鋪散在熔化爐的爐底，再放入在恒溫余熱干燥爐中干燥后取出的重熔招錠；(5)熔化爐點火升溫，點火2h 3h爐內(nèi)的重熔鋁錠全部熔化，在鋁熔體表面均勻撒上步驟(3)中完全干燥的50%的ST-IS覆蓋劑。繼續(xù)升溫至900 1000°C，加入步驟
(3)中完全干燥的金屬銻、鈦劑并在900 1000°C的條件下保溫I. 5 2h至金屬銻和鈦劑
完全溶化；(6)關(guān)掉熔化爐的燃?xì)忾_關(guān)，充分?jǐn)嚢? Smin測量母鋁的熔體溫度在750 800°C的條件下保溫20 25min促進(jìn)母鋁的熔體的合金化；(7)精煉除氣。將步驟(3)中完全干燥的ST無鈉精煉劑的50%撒入母鋁熔體內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑴y量母鋁的熔體溫度，母鋁的熔體溫度在710 750°C范圍內(nèi)，將剩余的50% ST無鈉精煉劑放入自動噴粉機(jī)中，以惰性氣體氬氣為載體將ST無鈉精煉劑均勻的噴入母鋁熔體內(nèi)進(jìn)行精煉，氬氣噴入的時間在5 8min。(8)取樣測定母鋁合金的成分，成分結(jié)果Ti :4. 52%、Sb :4.51%,Al :余量(9)在步驟(7)中精煉好的母鋁熔體表面上均勻的撒上剩余的步驟(3)中完全干燥的50%的ST-IS覆蓋劑，并在700 730°C下保溫備用。實施例2按Ti :5 6%、Sb:5 6%、A1 88 90%制備母招合金液本實施方式與實施例I不同的是步驟(I)中所述母鋁合金液按元素質(zhì)量百分比Ti :5 6%、Sb:5 6%、A1 :88 90%分別稱取鈦劑(含Ti量75% ) 147Kg，金屬銻 llOKg，重熔鋁錠1743Kg ;步驟(8)測定母液成分為Ti :5. 52%、Sb :5. 51 %、Al :余量。其它與實施例I相同。二、新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備，共提供四個實施例。其中實施例I及實施例2采用Al+Sb+Ti細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的實施例I所制備的母鋁合金液；實施例3及實施例4采用Al+Sb+Ti細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液實施例2所制備的母鋁合金液。實施例I :按Si 4. 5 5. 5%、Mg 0. I O. 3%、母鋁合金液(實施例I) 2. 2 3. 3%制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料(I)按新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料中元素質(zhì)量百分比的要求計算出成分配比為Si :4. 5 5. 5%、Mg :0. I 0.3%、母鋁合金液(實施例I) :2. 2 3. 3%，按以上比例分別稱取金屬硅1000kg、金屬鎂40kg、母鋁合金液560kg、重熔鋁錠18000kg ；(2)按總投料的O. I O. 2%稱取ST無鈉精煉劑；(3)將步驟(I)步驟(2)中的金屬硅、金屬鎂、重熔鋁錠和ST無鈉精煉劑放入溫度 200-250°C的恒溫余熱干燥爐中干燥3 4h ;(4)將步驟(3)中完全干燥的金屬硅放入蓄熱熔化爐的爐體底部，上面將步驟(3) 中完全干燥重熔招錠碼放整齊；(5)蓄熱熔化爐點火升溫，點火4h 5h爐內(nèi)的重熔鋁錠和工業(yè)硅全部熔化，加入步驟(I)中稱取的母鋁合金液。充分?jǐn)嚢? 8min，繼續(xù)升溫至鋁合金熔體的溫度在770 800°C的范圍內(nèi)；(6)關(guān)掉熔化爐的燃?xì)忾_關(guān)，將經(jīng)步驟(3)干燥處理的金屬鎂壓入鋁合金熔體內(nèi)部3 5min至金屬鎂全部熔化,迅速攪拌4 5min ；(7)取樣檢測合金成分，合金成分為Si 5. I Mg 0. 2%, Ti :0. 129%, Sb O. 128% ；(8)精煉除氣。測量鋁合金熔體溫度，在鋁合金熔體溫度730 750°C范圍內(nèi)將步驟(3)中完全干燥的ST無鈉精煉劑的50%撒入鋁合金熔體內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑢⑹Ｓ嗟?50% ST無鈉精煉劑放入自動噴粉機(jī)中，以惰性氣體氬氣為載體將ST無鈉精煉劑均勻的噴入鋁合金熔體內(nèi)進(jìn)行精煉。氬氣噴入的時間控制在10 15min，進(jìn)行打渣，打渣后靜置；(9)在鋁合金熔液溫度降至690 710°C時出爐。通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金熱處理狀態(tài)抗拉強(qiáng)度為415Mpa，屈服強(qiáng)度 165Mpa，延伸率為 20. 1%ο實施例2 按Si 5. 5 6. 5%>Mg :0. 3 O. 6%、母招合金液(實施例I) 3. 3 4. 4%制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料本實施方式與實施例I不同的是步驟(I)中按Si :5· 5 6.5%、Mg :0.3 0.6%、母鋁合金液(實施例I) :3· 3
4.4%比例制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料，分別稱取金屬硅1200kg、金屬鎂90kg、母鋁合金液760kg ;重熔鋁錠17400kg ;步驟(7)中合金成分為Si 6. 2%, Mg 0. 43%, Ti O. 176%, Sb :0. 176% ;其它與實施例3相同。通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金熱處理狀態(tài)抗拉強(qiáng)度為430Mpa，屈服強(qiáng)度 170Mpa，延伸率為 21. 3% 實施例3按Si 6. 5 7. 5%、Mg 0. 6 I. 0%、母鋁合金液(實施例2) 3. O 3. 6%制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料本實施方式與實施例I或2之一不同的是步驟(I)中按Si :6· 5 7.5%、Mg :0.6 1.0%、母鋁合金液(實施例2) :3· O 3. 6%比例制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料，分別稱取金屬硅1400kg、金屬鎂160kg、 母鋁合金液680kg ;重熔鋁錠17760kg ;步驟(7)中合金成分為Si :7. 0%、Mg :0. 79%、Ti : O. 188%, Sb 0. 187% ;其它與實施例3或4之一相同。通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金熱處理狀態(tài)抗拉強(qiáng)度為438Mpa，屈服強(qiáng)度170Mpa，延伸率為21. 9%。實施例4 按Si 6. 5 7. 5%、Mg 0. 6 I. 0%、母鋁合金液(實施例2) 2. 5 3. 0%制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料本實施方式與實施例I至3之一不同的是步驟(I)中按Si :6· 5 7.5%、Mg :0.6 1.0%、母鋁合金液(實施例2) :2· 5 3. O %比例制備新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料，分別稱取金屬硅1440kg、金屬鎂170kg、 母鋁合金液560kg ;重熔鋁錠17880kg ;步驟(7)中合金檢測成分為Si :7. 2%,Mg :0. 84%, Ti :0. 154%, Sb :0. 154% ;其它與實施例3至5之一相同。通過檢驗，本實驗方法制備的鋁合金力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度為423Mpa，屈服強(qiáng)度 170Mpa，延伸率為 21. 1%。下面以A356. 2鋁合金錠和加入Al+Sb+Ti細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的新型亞共晶鋁合金錠為例抗疲勞性能的對比實驗結(jié)果如圖I所示。與A356. 2合金相比，新型亞共晶鋁合金疲勞強(qiáng)度大大增加，提高了約50%，延長汽車零部件的使用壽命，同時提高了汽車的安全系數(shù)。此外，本發(fā)明還提供了采用本長效變質(zhì)劑的新型亞共晶鋁合金與采用鈦鍶做細(xì)化變質(zhì)劑的A356. 2亞共晶鋁合金元素成分對比，以及采用本長效變質(zhì)劑的新型亞共晶鋁合金與采用鈦鍶做細(xì)化變質(zhì)劑的A356. 2亞共晶鋁合金力學(xué)性能對比，參見表I及表2。表I
權(quán)利要求
1.一種汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法，其特征在于包括細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備及新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備，具體步驟是A、A1+Sb+Ti細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備方法(1)按母鋁合金液中元素質(zhì)量百分比Ti:4 6%、Sb :4 6%、A1 :88 92%分別稱取鈦劑、金屬銻、重熔鋁錠；(2)按總投料的O.3 O. 5%稱取ST-I熔劑，按總投料的O. 3 O. 5%稱取ST-IS覆蓋劑，按總投料的O. I O. 2%稱取ST無鈉精煉劑；(3)將步驟(I)步驟(2)中的所有原材料放入溫度200-250°C的恒溫余熱干燥爐中干燥3 4h ;(4)將步驟(3)中完全干燥的ST-I熔劑均勻鋪散在熔化爐的爐底，再放入自恒溫余熱干燥爐中干燥后取出的重熔招錠；(5)熔化爐點火升溫，點火2h 3h爐內(nèi)的重熔鋁錠全部熔化，在鋁熔體表面均勻撒上步驟(3)中完全干燥的50%的ST-IS覆蓋劑；繼續(xù)升溫至900 1000°C，加入步驟(3)中完全干燥的金屬銻、鈦劑并在900 1000°C的條件下保溫I. 5 2h至金屬銻和鈦劑完全熔化；(6)關(guān)掉熔化爐的燃?xì)忾_關(guān)，充分?jǐn)嚢? 8min，測量母鋁的熔體溫度在750 800°C 的條件下保溫20 25min促進(jìn)母鋁熔體的合金化；(7)將步驟(3)中完全干燥的ST無鈉精煉劑的50%撒入母鋁熔體內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑴y量母鋁的熔體溫度，母鋁的熔體溫度在710 750°C范圍內(nèi)，將剩余的50% ST無鈉精煉劑放入自動噴粉機(jī)中，以惰性氣體為載體將ST無鈉精煉劑均勻的噴入母鋁熔體內(nèi)進(jìn)行精煉， 噴入的時間在5 8min,取樣測定母招合金的成分；(8)在步驟(7)中精煉好的母鋁熔體表面上均勻撒上剩余的完全干燥的50%的ST-IS 覆蓋劑，由此制成母鋁合金液，并在700 730°C下保溫備用；B、新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備方法(1)按新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料中元素質(zhì)量百分比的要求計算出成分配比為 Si :4.5 7.5%、Mg 0. 10 O. 35%,Al :87· 2 93. 7%及母鋁合金液I. 7 5. 0%，按以上比例分別稱取金屬硅、金屬鎂、重熔鋁錠及母鋁合金液；(2)按總投料的O.I O. 2%稱取ST無鈉精煉劑；(3)將步驟(I)、步驟(2)中的金屬硅、金屬鎂、重熔鋁錠和ST無鈉精煉劑放入溫度 200-250°C的恒溫余熱干燥爐中干燥3 4h ;(4)將步驟(3)中完全干燥的金屬硅放入蓄熱熔化爐的爐體底部，上面將步驟(3)中完全干燥重熔鋁錠碼放整齊；(5)蓄熱熔化爐點火升溫，點火4h 5h爐內(nèi)的重熔鋁錠和工業(yè)硅全部熔化，加入母鋁合金液，充分?jǐn)嚢? 8min，繼續(xù)升溫至鋁合金熔體的溫度在770 800°C的范圍內(nèi)；(6)關(guān)掉熔化爐的燃?xì)忾_關(guān)，將經(jīng)步驟(3)干燥處理的金屬鎂壓入鋁合金熔體內(nèi)部3 5min至金屬鎂全部熔化,迅速攪拌4 5min ；(7)取樣檢測合金成分；(8)測量鋁合金熔體溫度，在鋁合金熔體溫度730 750°C范圍內(nèi)將步驟(3)中完全干燥的ST無鈉精煉劑的50%撒入鋁合金熔體內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑢⑹Ｓ嗟?0% ST無鈉精煉劑放入自動噴粉機(jī)中，以惰性氣體為載體將ST無鈉精煉劑均勻的噴入鋁合金熔體內(nèi)進(jìn)行精煉，噴入的時間控制在10 15min，進(jìn)行打渣，打渣后靜置；(9)在鋁合金熔液溫度降至690 710°C時出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法，其特征在于所述惰性氣體均為氬氣。
全文摘要
本發(fā)明屬有色金屬材料制備技術(shù)和變質(zhì)處理工藝領(lǐng)域，特別涉及一種汽車安全零部件的變質(zhì)鋁合金的制備方法，包括細(xì)化變質(zhì)母鋁合金液的制備及新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料的制備。本合金材料具有高溫耐磨、高溫抗疲勞、高強(qiáng)高韌等優(yōu)點，用于制造汽車后制動鉗、制動主缸、轉(zhuǎn)向殼體等汽車安全零部件，大大提高了其使用壽命和安全系數(shù)。在對新型細(xì)化變質(zhì)亞共晶鋁合金材料熱處理后檢測其力學(xué)性能，接近高強(qiáng)度鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)(抗拉強(qiáng)度≥400MPa)，而延伸率和屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于高強(qiáng)度硬質(zhì)鋁合金。
文檔編號C22C21/00GK102586653SQ20121005413
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者李志琴, 王如芬, 翟盼盼, 黃海軍 申請人:天津立中合金集團(tuán)有限公司