一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：硅11.2-11.5、鎂1.0-1.3、銅0.12-0.15、鈦0.2-0.5、鍶0.05-0.08、鑭0.02-0.04、鈰0.02-0.05、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、余量為鋁。本發明添加了鈦、鍶、鑭、鈰、Ta、Er等元素，細化了晶粒，精煉凈化了合金，提高了合金強度和耐沖擊性，提高了成品率；通過合理控制鑄后處理溫度，分批投放合金元素，使得合金結晶均勻，強度高；使用部分廢鋁為原料，使合金品質更為穩定均一。該鋁合金用于制作輪轂，鑄造和鍛造性能好，導熱性好，沖擊韌性好，即使遇到重大撞擊也不會立即斷裂。
【專利說明】一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金材料領域，尤其涉及一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]車輪的品質和可靠性好壞不僅與車輛的安全密切相關，而且與汽車在行駛中的平穩性、舒適性、安全操作有著密切關系。因而要求車輪的尺寸和形狀精度高，動平衡好，疲勞強度高、散熱性能好、剛性和彈性好。隨著汽車的發展，汽車的檔次越來越好，汽車速度越來越快,而且個性化要求也越來越高,所以對汽車輪轂的要求也越來越高。
[0003]我國汽車中廣泛使用的是普通鋁輪轂，是以模具鑄造而成的一個整體，產品的形狀單一，要更改輪子的參數及形狀必須更改模具；且普通鑄造輪轂采用的是A356-2鋁材，A356-2鋁材，其牢固性和散熱性也比較差，同時質量還比較重。
[0004]為了解決上述技術問題，現在市場上出現了一種三片式鋁合金鍛造輪轂，所謂三片式輪轂，是將輪轂分解成前片、中片和后片，然后再將之組合成一個完整的輪轂，但其又可以滿足所有輪轂的基本參數。這種輪轂無論從強度、質量、散熱性及外形上都遠遠優于普通鑄造輪轂。
[0005]上述三片式鋁合金鍛造輪轂常采用6系列(鋁鎂硅)合金材料生產，但是由于6系列(鋁鎂硅)合金材料本身的延展性還不夠，使得生產后的三片式鋁合金鍛造輪轂的伸縮性及自動疲勞恢復功能還達不到要求。
[0006]我國輪轂用鋁合金還存在一些問題，如強度不夠、重量大、加工性能差、散熱性差、變質處理效果有限、鑄件質量不穩定等等問題，需要進一步提高輪轂鋁合金的綜合性能。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料及其制備方法，該鋁合金材料具有強度高、耐沖擊的優點。
[0008]本發明的技術方案如下:
一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:硅 11.2-11.5、鎂 1.0-1.3、銅 0.12-0.15、鈦 0.2-0.5、鍶 0.05-0.08、鑭 0.02-0.04、鈰 0.02-0.05、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、余量為鋁。
[0009]所述的輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料的生產方法，其特征在于:
(I)、準備純鋁錠與廢鋁按1:0.4-0.7比例作為鋁基質來源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鎂、Ta ; (2 )銅、鑭、鈰；
(3)其他剩余成分；各批次投 入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0010]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230-240°C /小時速率升溫至270_280°C，保溫30-40分鐘，再以230-240°C /小時速率升溫至430_440°C，保溫30-40分鐘，再以230-2400C /小時速率升溫至550-560°C，保溫6-7小時；用70_80°C清水冷卻至100-120°C，再自然冷卻至室溫；再以200-220 V /小時速率升溫至170-180 V，保溫3_4小時，取出空冷即得。
[0011]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:鋁粉10-12、二氧化硅8-12、凹凸棒土8-12、鉀長石粉5-8、鋁釩土 3-4、麥飯石3-4、剛玉粉3_4、氮化鋁5_6、樹木灰燼1_2、偏硅酸鈉2-3、氟化鈣3-5 ;其制備方法是將二氧化硅、凹凸棒土、鉀長石粉、麥飯石、鋁釩土、樹木灰燼混合，加熱至1600-1800°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0012]本發明的有益效果
本發明添加了鈦、鍶、鑭、鈰、Ta、Er等元素，細化了晶粒，精煉凈化了合金，提高了合金強度和耐沖擊性，而且提高了成品率；本發明鋁合金通過合理控制鑄后處理溫度，分批投放合金元素，使得合金結晶均勻，強度高，使用部分廢鋁為原料，使合金品質更為穩定均一。該鋁合金用于制作輪轂，鑄造和鍛造性能好，導熱性好，沖擊韌性好，即使遇到重大撞擊也不會立即斷裂。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，鑄件的氣密性高，成品率高。
【具體實施方式】
[0013]一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:硅 11.2-11.5、鎂 1.0-1.3、銅 0.12-0.15、鈦 0.2-0.5、鍶 0.05-0.08、鑭 0.02-0.04、鈰
0.02-0.05、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、余量為鋁。
[0014]所述的輪轂用高沖`擊韌性鋁合金材料的生產方法為:
(I)、準備純鋁錠與廢鋁按1:0.5比例作為鋁基質來源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鎂、Ta ; (2 )銅、鑭、鈰；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0015]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以235°C /小時速率升溫至275°C，保溫35分鐘，再以235°C /小時速率升溫至435°C，保溫35分鐘，再以235°C /小時速率升溫至555°C，保溫6.5小時；用75°C清水冷卻至110°C，再自然冷卻至室溫；再以210°C /小時速率升溫至175°C，保溫3.5小時，取出空冷即得。
[0016]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:鋁粉10、二氧化硅8、凹凸棒土 8、鉀長石粉5、鋁釩土 4、麥飯石4、剛玉粉3、氮化鋁5、樹木灰燼1、偏硅酸鈉2、氟化鈣5 ;其制備方法是將二氧化硅、凹凸棒土、鉀長石粉、麥飯石、鋁釩土、樹木灰燼混合，加熱至1600-1800°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0017]本實施例輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料經測試，室溫下抗拉強度6 b為307Mpa，315°C條件下的抗拉強度為190MPa，屈服強度265MPa，硬度值HB為86，延伸率δ5為14.5%ο
【權利要求】
1.一種輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:硅 11.2-11.5、鎂 1.0-1.3、銅 0.12-0.15、鈦 0.2-0.5、鍶 0.05-0.08、鑭0.02-0.04、鈰 0.02-0.05、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、余量為鋁。
2.根據權利要求1所述的輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料的生產方法，其特征在于: (I)、準備純鋁錠與廢鋁按1:0.4-0.7比例作為鋁基質來源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鎂、Ta ; (2 )銅、鑭、鈰；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的輪轂用高沖擊韌性鋁合金材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230-240°C /小時速率升溫至270-280°C，保溫30-40分鐘，再以230-240°C /小時速率升溫至430-440°C，保溫30-40分鐘，再以230_240°C /小時速率升溫至550-560°C，保溫6-7小時；用70-80°C清水冷卻至100-120°C，再自然冷卻至室溫；再以200-220°C /小時速率升溫至170-180°C，保溫3_4小時，取出空冷即得。
【文檔編號】C22F1/043GK103774001SQ201410010376
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】章功國, 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請人:馬鞍山市恒毅機械制造有限公司