CN103290276A - 一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，其特征在于：合金材料中元素质量百分比的要求分别称取工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭，逐步熔融，显微组织合格后出炉。本方法制备的材料中的Mn可作为微合金化元素降低Fe元素的危害，并能提高合金的高温性能；Cu在合金中与Al形成高温稳定相Al2CuMg，起到强化合金的作用，并增强合金的散热能力；Ti细化Al相，Sb细化共晶硅，大幅提高合金的力学性能，制备的新型亚共晶铝硅合金材料室温强度达338MPa，300℃高温抗拉强度达196MPa。
Description
技术领域
本发明属于新型变质铝合金材料领域，尤其是一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法。
背景技术
汽车制动系统作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车。制动系统一旦失灵，造成的后果会不堪设想。目前车辆的行驶速度越来越快，这就对制动材料的散热性能、高温下的力学性能以及摩擦性能提出了更高的要求。
金属的散热能力排在前四位的是银、铜、金、铝。金和银的造价过高不适于工业化生产，铜的造价相对也较高，且重量大、不耐腐蚀，所以现在大多数汽车制动系统采用铝合金材料。普通的Al-Si-Mg合金在高温下的力学性能低，严重影响制动系统的使用寿命和行车安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，本方法制备的材料具有成型性能好、高温性能优良、散热性好、摩擦系数高等特点，符合汽车制动系统材料要求，且该材料价格低，制作工艺简单，适合工业化大批量生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，步骤如下
⑴合金材料中元素质量百分比的要求为：Si：7.5～9.0%、Cu：2.4～3.0、Mg：0.2～0.8%、Mn：0.2～0.4%、Ti：0.10～0.18%、Sb：0.12～0.20%，按以上比例分别称取工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭；
⑵按总投料的0.2～0.25%称取无钠精炼剂；
⑶将步骤⑴、步骤⑵中的工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭和ST无钠精炼剂放入温度200-300℃的恒温预热干燥炉中干燥2～3h；
⑷将步骤⑶中的工业硅、重熔铝锭放入电炉内，设定工业电炉炉温为900-950℃，铝液温度为800-850℃；
⑸通电3h～4h，待炉内铝液温度达到760～780℃时断电，加入经步骤⑶干燥处理的金属锑，待金属锑完全熔化；
⑹关闭炉盖，继续通电升温，待炉内温度至720～740℃时断电，在工业电炉中加入经步骤⑶干燥处理的电解铜、金属镁、电解锰、钛中间；
⑺关闭炉盖，继续通电升温，当铝液温度为730～750℃时，用搅拌棒搅拌铝液3-5min，取成分试样；
⑻成分合格后，将步骤⑶中完全干燥的无钠精炼剂的50%撒入铝合金熔体内进行充分搅拌，将剩余的50%ST无钠精炼剂放入自动喷粉机中，以惰性气体氩气为载体将精炼剂均匀的喷入铝合金熔体内进行精炼，氩气喷入的时间控制在10～15min，进行打渣，打渣后铝液静置10～15min；
⑼调整铝合金熔体温度700±5℃时浇铸高倍样块，显微组织合格后出炉。
而且，所述工业硅为破碎好的1～5cm3的小块，金属锑为破碎好的4～9cm3的小块，电解锰直径为1-3cm的片状。
本发明的优点和积极效果是：
1、本方法制备的材料中的Mn可作为微合金化元素降低Fe元素的危害，并能提高合金的高温性能；Cu在合金中与Al形成高温稳定相Al2CuMg，起到强化合金的作用，并增强合金的散热能力；Ti细化Al相，Sb细化共晶硅，大幅提高合金的力学性能，制备的新型亚共晶铝硅合金材料室温强度达338Mpa，300℃高温抗拉强度达196Mpa。
2、本发明制备的材料具有成型性能好、高温性能优良、散热性好、摩擦系数高等特点，符合汽车制动系统材料要求，而且该材料价格低，制作工艺简单，适合工业化大批量生产，在Al-Si-Mg合金的基础上，通过加入耐高温强化元素、细化变质元素，制备一种在高温下具有高强度并具有高摩擦系数的新型亚共晶合金材料，符合汽车制动系统的要求。附图说明
图1为本发明未经细化变质的Al-Si-Mg合金显微组织图×100；
图2为本发明经细化变质的Al-Si-Mg合金显微组织图×100；
图3为本发明经细化变质的新型亚共晶铝硅合金材料显微组织图×100；
图4为本发明经细化变质的新型亚共晶铝硅合金材料显微组织图×500；，图中标记的分别为Al2CuMg，Mg2Si、Si、Fe。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
ST无钠精炼剂的生产厂家是河北四通新型材料股份有限公司，其他公司生产的无钠精炼剂也可实现本发明，无钠精炼剂也叫做无钠清渣剂。
一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，步骤如下：
⑴合金材料中元素质量百分比的要求为：Si：7.5～9.0%、Cu：2.4～3.0、Mg：0.2～0.8%、Mn：0.2～0.4%、Ti：0.10～0.18%、Sb：0.12～0.20%，按以上比例分别称取工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭；其中工业硅为破碎好的1～5cm3的小块，金属锑为破碎好的4～9cm3的小块，电解锰直径为1-3cm的片状。
⑵按总投料的0.2～0.25%称取ST无钠精炼剂；
⑶将步骤⑴、步骤⑵中的工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭和ST无钠精炼剂放入温度200-300℃的恒温预热干燥炉中干燥2～3h；
⑷将步骤⑶中的工业硅、重熔铝锭放入CX-GR-150型工业电炉内，设定工业电炉炉温为900℃，铝液温度为800℃；
⑸通电3h～4h，待炉内铝液温度达到760～780℃时断电，在工业电炉中用钟罩加入经步骤⑶干燥处理的金属锑，钟罩在铝液中往复运动3～5分钟，便于金属锑均匀进入铝液中，待金属锑完全熔化后，取下钟罩。
⑹关闭炉盖，继续通电升温，待炉内温度至720～740℃时断电，在工业电炉中加入经步骤⑶干燥处理的电解铜、金属镁、电解锰、钛中间；
⑺关闭炉盖，继续通电升温，当铝液温度为730～750℃时，用搅拌棒搅拌铝液3-5min，取成分试样。
⑻成分合格后，将步骤⑶中完全干燥的ST无钠精炼剂的50%撒入铝合金熔体内进行充分搅拌，将剩余的50%ST无钠精炼剂放入自动喷粉机中，以惰性气体氩气为载体将精炼剂均匀的喷入铝合金熔体内进行精炼，氩气喷入的时间控制在10～15min，进行打渣，打渣后铝液静置10～15min；
⑼调整铝合金熔体温度700±5℃时浇铸高倍样块，显微组织合格后出炉。
制备的合金的组成如下表：
本材料采用Sb作为变质剂、Ti作为细化剂，细化合金组织，提高力学性能；Al、Si、Cu、Mg、Mn生成了多种耐热相，起强化作用，大大提高材料在高温下的强度。
实施例1
一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，步骤如下：
⑴按材料中元素质量百分比的要求（Si：7.5～9.0%、Cu：2.4～3.0、Mg：0.2～0.8%、Mn：0.2～0.4%、Ti：0.10～0.18%、Sb：0.12～0.20%），总配料15吨，称取工业硅1275kg、电解铜390kg、金属镁75kg、电解锰45kg、钛中间(AlTi10)210kg、金属锑22.5kg、其余为重熔铝锭；其中工业硅为破碎好的1～5cm3的小块，金属锑为破碎好的4～9cm3的小块，电解锰直径为1-3cm的片状。
⑵称取37kg的ST无钠精炼剂；
⑶将步骤⑴、步骤⑵中的工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭和ST无钠精炼剂放入温度200-300℃的恒温预热干燥炉中干燥2.5h；
⑷将步骤⑶中的工业硅、重熔铝锭投入RL-20熔炼炉内，点火升温。
⑸待炉内铝液温度达到772℃时停火，用钟罩加入经步骤⑶干燥处理的金属锑，钟罩在铝液中往复运动5分钟，便于金属锑均匀进入铝液中。待金属锑完全熔化后，取下钟罩。
⑹关闭炉门，继续点火升温，待炉内温度至729℃时停火，在RL-20熔炼炉内中加入经步骤⑶干燥处理的电解铜、金属镁、电解锰、钛中间；
⑺关闭炉门，继续点火升温，当铝液温度为742℃时，用搅拌耙搅拌铝液5min，取成分试样。
⑻成分合格后，将步骤⑶中完全干燥的ST无钠精炼剂的50%撒入铝合金熔体内进行充分搅拌，将剩余的50%ST无钠精炼剂放入自动喷粉机中，以惰性气体氩气为载体将精炼剂均匀的喷入铝合金熔体内进行精炼，氩气喷入的时间为12min，进行打渣，打渣后铝液静置15min；
⑼调整铝合金熔体温度703℃时浇铸高倍样块，显微组织合格后出炉并浇铸拉力试棒。
通过检验，本实验方法制备的铝合金热处理状态抗拉强度为336Mpa，300℃高温抗拉强度达192Mpa。
实施例2
一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，步骤如下：
⑴按材料中元素质量百分比的要求（Si：7.5～9.0%、Cu：2.4～3.0、Mg：0.2～0.8%、Mn：0.2～0.4%、Ti：0.10～0.18%、Sb：0.12～0.20%），总配料15吨，称取工业硅1245kg、电解铜383kg、金属镁90kg、电解锰45kg、钛中间(AlTi10)180kg、金属锑25kg、其余为重熔铝锭；其中工业硅为破碎好的1～5cm3的小块，金属锑为破碎好的4～9cm3的小块，电解锰直径为1-3cm的片状。
⑵称取35kg的ST无钠精炼剂；
⑶将步骤⑴、步骤⑵中的工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭和ST无钠精炼剂放入温度200-300℃的恒温预热干燥炉中干燥2.5h；
⑷将步骤⑶中的工业硅、重熔铝锭投入RL-20熔炼炉内，点火升温。
⑸待炉内铝液温度达到770℃时停火，用钟罩加入经步骤⑶干燥处理的金属锑，钟罩在铝液中往复运动5分钟，便于金属锑均匀进入铝液中。待金属锑完全熔化后，取下钟罩。
⑹关闭炉门，继续点火升温，待炉内温度至732℃时停火，在RL-20熔炼炉内中加入经步骤(3)干燥处理的电解铜、金属镁、电解锰、钛中间；
⑺关闭炉门，继续点火升温，当铝液温度为738℃时，用搅拌耙搅拌铝液5min，取成分试样。
⑻成分合格后，将步骤⑶中完全干燥的ST无钠精炼剂的50%撒入铝合金熔体内进行充分搅拌，将剩余的50%ST无钠精炼剂放入自动喷粉机中，以惰性气体氩气为载体将精炼剂均匀的喷入铝合金熔体内进行精炼，氩气喷入的时间为11min，进行打渣，打渣后铝液静置15min；
⑼调整铝合金熔体温度701℃时浇铸高倍样块，显微组织合格后出炉并浇铸拉力试棒。
通过检验，本实验方法制备的铝合金热处理状态抗拉强度338Mpa，300℃高温抗拉强度达196Mpa。
此外，本发明还提供了本发明合金材料与现有Al-Si-Mg合金元素成分对比（参见表1）、以及常温和高温下力学性能、散热能力对比（参见表2）。
表1
表2
Claims (2)
1.一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，其特征在于：步骤如下
⑴合金材料中元素质量百分比的要求为：Si：7.5～9.0%、Cu：2.4～3.0、Mg：0.2～0.8%、Mn：0.2～0.4%、Ti：0.10～0.18%、Sb：0.12～0.20%，按以上比例分别称取工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭；
⑵按总投料的0.2～0.25%称取无钠精炼剂；
⑶将步骤⑴、步骤⑵中的工业硅、电解铜、金属镁、电解锰、钛中间、金属锑、重熔铝锭和ST无钠精炼剂放入温度200-300℃的恒温预热干燥炉中干燥2～3h；
⑷将步骤⑶中的工业硅、重熔铝锭放入电炉内，设定工业电炉炉温为900-950℃，铝液温度为800-850℃；
⑸通电3h～4h，待炉内铝液温度达到760～780℃时断电，加入经步骤⑶干燥处理的金属锑，待金属锑完全熔化；
⑹关闭炉盖，继续通电升温，待炉内温度至720～740℃时断电，在工业电炉中加入经步骤⑶干燥处理的电解铜、金属镁、电解锰、钛中间；
⑺关闭炉盖，继续通电升温，当铝液温度为730～750℃时，用搅拌棒搅拌铝液3-5min，取成分试样；
⑻成分合格后，将步骤⑶中完全干燥的无钠精炼剂的50%撒入铝合金熔体内进行充分搅拌，将剩余的50%ST无钠精炼剂放入自动喷粉机中，以惰性气体氩气为载体将精炼剂均匀的喷入铝合金熔体内进行精炼，氩气喷入的时间控制在10～15min，进行打渣，打渣后铝液静置10～15min；
⑼调整铝合金熔体温度700±5℃时浇铸高倍样块，显微组织合格后出炉。
2.根据权利要求1所述的一种制备制作汽车制动系统的新型铝硅合金材料的方法，其特征在于：所述工业硅为破碎好的1～5cm3的小块，金属锑为破碎好的4～9cm3的小块，电解锰直径为1-3cm的片状。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103695734A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-04-02 | 天津立中合金集团有限公司 | 一种新型长效细化变质亚共晶铝合金材料及其制备方法 |
| CN105568076A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-05-11 | 新疆众和股份有限公司 | 一种高纯AlSi14A合金及其制备工艺 |
| CN106048335A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-10-26 | 天津立中合金集团有限公司 | 航天大型厚铸件用铝合金材料及其制备方法 |
| CN107058769A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-08-18 | 新疆众和股份有限公司 | 一种zl105a铝合金的制备方法 |
| CN110106380A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-09 | 天津立中合金集团有限公司 | 利用Mg激发P和Sb交互作用来提高铝合金力学性能的方法 |
| CN112251653A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 包头铝业有限公司 | 真空包内快速熔硅的铝硅合金化方法 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103695734A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-04-02 | 天津立中合金集团有限公司 | 一种新型长效细化变质亚共晶铝合金材料及其制备方法 |
| CN105568076A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-05-11 | 新疆众和股份有限公司 | 一种高纯AlSi14A合金及其制备工艺 |
| CN106048335A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-10-26 | 天津立中合金集团有限公司 | 航天大型厚铸件用铝合金材料及其制备方法 |
| CN107058769A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-08-18 | 新疆众和股份有限公司 | 一种zl105a铝合金的制备方法 |
| CN110106380A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-09 | 天津立中合金集团有限公司 | 利用Mg激发P和Sb交互作用来提高铝合金力学性能的方法 |
| CN112251653A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 包头铝业有限公司 | 真空包内快速熔硅的铝硅合金化方法 |
| CN112251653B (zh) * | 2020-10-23 | 2021-11-05 | 包头铝业有限公司 | 真空包内快速熔硅的铝硅合金化方法 |
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