CN103774002A - 一种轮毂用耐磨铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种轮毂用耐磨铝合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：硅8.4-8.8、镁0.7-0.9、钛1.2-1.5、铈0.04-0.07、硼0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.06-0.08、V0.2-0.4、余量为铝。本发明铝合金不仅具有硅铝合金耐磨性好、热膨胀系数小、比重小、流动性好、抗裂性好的优点，通过添加了少量的铈、硼、Hf、Nb、V元素，细化了晶粒，增加了合金的强度和硬度；通过合理控制铸后处理温度，分批投放合金元素，使得合金结晶均匀，强度高，使用部分废铝为原料，使合金品质更为稳定均一。该铝合金用于制作轮毂，铸造和锻造性能好，安全系数高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，尤其涉及一种轮毂用耐磨铝合金材料及其制备方法。
背景技术
车轮的品质和可靠性好坏不仅与车辆的安全密切相关，而且与汽车在行驶中的平稳性、舒适性、安全操作有着密切关系。因而要求车轮的尺寸和形状精度高，动平衡好，疲劳强度高、散热性能好、刚性和弹性好。随着汽车的发展，汽车的档次越来越好，汽车速度越来越快，而且个性化要求也越来越高，所以对汽车轮毂的要求也越来越高。
我国汽车中广泛使用的是普通铝轮毂，是以模具铸造而成的一个整体，产品的形状单一，要更改轮子的参数及形状必须更改模具 ；且普通铸造轮毂采用的是 A356-2 铝材，A356-2 铝材，其牢固性和散热性也比较差，同时质量还比较重。
为了解决上述技术问题，现在市场上出现了一种三片式铝合金锻造轮毂，所谓三片式轮毂，是将轮毂分解成前片、中片和后片，然后再将之组合成一个完整的轮毂，但其又可以满足所有轮毂的基本参数。这种轮毂无论从强度、质量、散热性及外形上都远远优于普通铸造轮毂。
上述三片式铝合金锻造轮毂常采用 6 系列（铝镁硅）合金材料生产，但是由于 6 系列（铝镁硅）合金材料本身的延展性还不够，使得生产后的三片式铝合金锻造轮毂的伸缩性及自动疲劳恢复功能还达不到要求。
我国轮毂用铝合金还存在一些问题，如强度不够、重量大、加工性能差、散热性差、变质处理效果有限、铸件质量不稳定等等问题，需要进一步提高轮毂铝合金的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮毂用耐磨铝合金材料及其制备方法，该铝合金材料具有强度高、耐磨性好、热膨胀系数小、比重小、流动性好、抗裂性好的优点。
本发明的技术方案如下：
一种轮毂用耐磨铝合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：硅8.4-8.8、镁0.7-0.9、钛1.2-1.5、铈0.04-0.07、硼0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.06-0.08、V0.2-0.4、余量为铝。
所述的轮毂用耐磨铝合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铝锭与废铝按1：0.3-0.4比例作为铝基质来源，将纯铝锭加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铝熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、Hf；（2）镁、Nb、V；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以220-230℃/小时速率升温至280-290℃，保温30-40分钟，再以220-230℃/小时速率升温至440-450℃，保温30-40分钟，再以210-220℃/小时速率升温至530-540℃，保温6-7小时；用70-80℃清水冷却至120-130℃，再自然冷却至室温；再以180-190℃/小时速率升温至140-150℃，保温3-4小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：铝粉10-12、二氧化硅8-12、凹凸棒土8-12、钾长石粉5-8、铝钒土3-4、麦饭石3-4、刚玉粉3-4、氮化铝5-6、树木灰烬1-2、偏硅酸钠2-3、氟化钙3-5；其制备方法是将二氧化硅、凹凸棒土、钾长石粉、麦饭石、铝钒土、树木灰烬混合，加热至1600-1800℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本发明的有益效果
本发明铝合金不仅具有硅铝合金耐磨性好、热膨胀系数小、比重小、流动性好、抗裂性好的优点，通过添加了少量的铈、硼、Hf、Nb、V元素，细化了晶粒，增加了合金的强度和硬度；通过合理控制铸后处理温度，分批投放合金元素，使得合金结晶均匀，强度高，使用部分废铝为原料，使合金品质更为稳定均一。该铝合金用于制作轮毂，铸造和锻造性能好，安全系数高，使用寿命长。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，铸件的气密性高，成品率高。
具体实施方式
一种轮毂用耐磨铝合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：硅8.4-8.8、镁0.7-0.9、钛1.2-1.5、铈0.04-0.07、硼0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.06-0.08、V0.2-0.4、余量为铝。
所述的轮毂用耐磨铝合金材料的生产方法为：
（1）、准备纯铝锭与废铝按1：0.3比例作为铝基质来源，将纯铝锭加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铝熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、Hf；（2）镁、Nb、V；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以225℃/小时速率升温至285℃，保温35分钟，再以225℃/小时速率升温至445℃，保温35分钟，再以215℃/小时速率升温至535℃，保温6.5小时；用75℃清水冷却至125℃，再自然冷却至室温；再以185℃/小时速率升温至145℃，保温3.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：铝粉10、二氧化硅8、凹凸棒土8、钾长石粉5、铝钒土4、麦饭石4、刚玉粉3、氮化铝5、树木灰烬1、偏硅酸钠2、氟化钙5；其制备方法是将二氧化硅、凹凸棒土、钾长石粉、麦饭石、铝钒土、树木灰烬混合，加热至1600-1800℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本实施例轮毂用耐磨铝合金材料经测试，室温下抗拉强度 бb为305Mpa，315℃条件下的抗拉强度为 193MPa，屈服强度267MPa，硬度值HB为83，延伸率δ5为14%。
Claims (3)
1.一种轮毂用耐磨铝合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：硅8.4-8.8、镁0.7-0.9、钛1.2-1.5、铈0.04-0.07、硼0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.06-0.08、V0.2-0.4、余量为铝。
2.根据权利要求1所述的轮毂用耐磨铝合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铝锭与废铝按1：0.3-0.4比例作为铝基质来源，将纯铝锭加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铝熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、Hf；（2）镁、Nb、V；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-24分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的轮毂用耐磨铝合金材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以220-230℃/小时速率升温至280-290℃，保温30-40分钟，再以220-230℃/小时速率升温至440-450℃，保温30-40分钟，再以210-220℃/小时速率升温至530-540℃，保温6-7小时；用70-80℃清水冷却至120-130℃，再自然冷却至室温；再以180-190℃/小时速率升温至140-150℃，保温3-4小时，取出空冷即得。
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