CN103924136A - 一种汽车轮毂用铝合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车轮毂用铝合金材料，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%～15%，Mg：14.4%～22.5%，Cu：1%～1.5%，Fe：0.2%～1.3%，Zn：0.3%～0.9%，Mn：0.1%～0.4%，Nb：0.3%～0.6%，Ni：0.1%～0.3%，Li：1%～1.8%，Re：0.1%～1.5%，Cr：0.1%～0.3%，Sr：0.5%～1%，Sn：0.3%～0.5%，混合稀土：1%～2%，余量为Al。本发明通过以铝作为合金的主要材质，降低了材质的密度，实现汽车轮毂的轻量化，铝合金中添加的锶元素，能有效提高铝合金的强度和韧度，且在铝合金锭中添加的钛、硼元素，能使压铸品产生良好的晶粒细化，有效克服铸造裂纹，同时具有良好的散热性能。

Description

一种汽车轮毂用铝合金材料
【技术领域】
本发明涉及铝合金材料的技术领域，特别是汽车轮毂用铝合金材料的技术领域。
【背景技术】
纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32～40%，ψ:70～90%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。铝合金在制作汽车轮毂上应当满足质量轻、散热快，同时还需要满足一定的强韧度。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种汽车轮毂用铝合金材料，以铝作为合金的主要材质，降低了材质的密度，实现汽车轮毂的轻量化，铝合金中添加的锶元素，能有效提高铝合金的强度和韧度，且在铝合金锭中添加的钛、硼元素，能使压铸品产生良好的晶粒细化，有效克服铸造裂纹，同时具有良好的散热性能。
为实现上述目的，本发明提出了一种汽车轮毂用铝合金材料，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%～15%，Mg：14.4%～22.5%，Cu：1%～1.5%，Fe：0.2%～1.3%，Zn：0.3%～0.9%，Mn：0.1%～0.4%，Nb：0.3%～0.6%，Ni：0.1%～0.3%，Li：1%～1.8%，Re：0.1%～1.5%，Cr：0.1%～0.3%，Sr：0.5%～1%，Sn：0.3%～0.5%，混合稀土：1%～2%，余量为Al。
作为优选，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%，Mg：14.4%，Cu：1%，Fe：0.2%，Zn：0.3%，Mn：0.1%，Nb：0.3%，Ni：0.1%，Li：1%，Re：0.1%，Cr：0.1%，Sr：0.5%，Sn：0.3%，混合稀土：1%，余量为Al。
作为优选，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：13%，Mg：17%，Cu：1.2%，Fe：0.5%，Zn：0.6%，Mn：0.2%，Nb：0.4%，Ni：0.2%，Li：1.4%，Re：0.5%，Cr：0.2%，Sr：0.7%，Sn：0.4%，混合稀土：1.5%，余量为Al。
作为优选，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：15%，Mg：22.5%，Cu：1.5%，Fe：1.3%，Zn：0.9%，Mn：0.4%，Nb：0.6%，Ni：0.3%，Li：1.8%，Re：1.5%，Cr：0.3%，Sr：1%，Sn：0.5%，混合稀土：2%，余量为Al。
作为优选，所述混合稀土由Ce、Pr、La、Eu和Nd共同组成，其中Ce：30～40份，Pr：20～30份，La：35～45份，Eu：15～20份，Nd：10～15份。
作为优选，所述Mg与Si的比例为1.2～1.5:1，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相。
本发明的有益效果：本发明通过以铝作为合金的主要材质，降低了材质的密度，实现汽车轮毂的轻量化，铝合金中添加的锶元素，能有效提高铝合金的强度和韧度，且在铝合金锭中添加的钛、硼元素，能使压铸品产生良好的晶粒细化，有效克服铸造裂纹，同时Re与其他元素能够形成Al-Mg-Si-Re-B体系，具有良好的散热性能，同时添加的稀土元素能够改善铝合金的综合性能。
【具体实施方式】
本发明一种汽车轮毂用铝合金材料，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%～15%，Mg：14.4%～22.5%，Cu：1%～1.5%，Fe：0.2%～1.3%，Zn：0.3%～0.9%，Mn：0.1%～0.4%，Nb：0.3%～0.6%，Ni：0.1%～0.3%，Li：1%～1.8%，Re：0.1%～1.5%，Cr：0.1%～0.3%，Sr：0.5%～1%，Sn：0.3%～0.5%，混合稀土：1%～2%，余量为Al，所述混合稀土由Ce、Pr、La、Eu和Nd共同组成，其中Ce：30～40份，Pr：20～30份，La：35～45份，Eu：15～20份，Nd：10～15份，所述Mg与Si的比例为1.2～1.5:1，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相。
实施例一：
本发明一种汽车轮毂用铝合金材料，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%，Mg：14.4%，Cu：1%，Fe：0.2%，Zn：0.3%，Mn：0.1%，Nb：0.3%，Ni：0.1%，Li：1%，Re：0.1%，Cr：0.1%，Sr：0.5%，Sn：0.3%，混合稀土：1%，余量为Al，所述混合稀土由Ce、Pr、La、Eu和Nd共同组成，其中Ce：30份，Pr：20份，La：35份，Eu：15份，Nd：10份，所述Mg与Si的比例为1.2:1，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相。
实施例二：
本发明一种汽车轮毂用铝合金材料，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：13%，Mg：17%，Cu：1.2%，Fe：0.5%，Zn：0.6%，Mn：0.2%，Nb：0.4%，Ni：0.2%，Li：1.4%，Re：0.5%，Cr：0.2%，Sr：0.7%，Sn：0.4%，混合稀土：1.5%，余量为Al，所述混合稀土由Ce、Pr、La、Eu和Nd共同组成，其中Ce：35份，Pr：25份，La：40份，Eu：18份，Nd：12份，所述Mg与Si的比例为1.3:1，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相。
实施例三：
本发明一种汽车轮毂用铝合金材料，包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：15%，Mg：22.5%，Cu：1.5%，Fe：1.3%，Zn：0.9%，Mn：0.4%，Nb：0.6%，Ni：0.3%，Li：1.8%，Re：1.5%，Cr：0.3%，Sr：1%，Sn：0.5%，混合稀土：2%，余量为Al，所述混合稀土由Ce、Pr、La、Eu和Nd共同组成，其中Ce：40份，Pr：30份，La：45份，Eu：20份，Nd：15份，所述Mg与Si的比例为1.5:1，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相。
本发明通过以铝作为合金的主要材质，降低了材质的密度，实现汽车轮毂的轻量化，铝合金中添加的锶元素，能有效提高铝合金的强度和韧度，且在铝合金锭中添加的钛、硼元素，能使压铸品产生良好的晶粒细化，有效克服铸造裂纹，同时Re与其他元素能够形成Al-Mg-Si-Re-B体系，具有良好的散热性能，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相，β〞相为Mg2Si沉淀相的最小形式，呈细长的棒状，弥散分布，能最大限度的提高合金的机械强度。
稀土元素由于具有独特的核外电子结构,作为一种重要的合金化元素,在冶金、材料领域起着独特的作用,例如净化合金熔体、细化合金组织、提高合金力学性能和耐腐蚀性能等。稀土元素在铝合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用,达到除气精炼、净化熔体的效果；稀土元素在固液界面前沿富集引起成分过冷，过冷区形成新的形核带而形成细等轴晶，此外稀土的富集使其起到阻碍晶粒长大的作用，进一步促进了晶粒的细化；稀土元素能够与铝合金中有害杂质(如铁、镍等)结合，降低它们的强阴极性作用，并且能够优化合金组织结构，抑制阴极过程，从而提高合金基体的耐蚀性能。此外，稀土的加入使合金表面生成更加致密的腐蚀产物膜，抑制合金的进一步腐蚀，因此稀土能够有效地提高铝合金耐腐蚀性能；稀土的加入抑制了氧、硫等杂质元素引起的组织疏松作用，减少了气孔及缩松等铸造缺陷，提高了铸件质量，从而减少在疲劳过程中裂纹源的产生；另一方面，稀土添加引起的晶粒细化、第二相强化及固溶强化增强了镁合金的抗疲劳性能。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽车轮毂用铝合金材料，其特征在于：包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%～15%，Mg：14.4%～22.5%，Cu：1%～1.5%，Fe：0.2%～1.3%，Zn：0.3%～0.9%，Mn：0.1%～0.4%，Nb：0.3%～0.6%，Ni：0.1%～0.3%，Li：1%～1.8%，Re：0.1%～1.5%，Cr：0.1%～0.3%，Sr：0.5%～1%，Sn：0.3%～0.5%，混合稀土：1%～2%，余量为Al。
2.如权利要求1所述的一种汽车轮毂用铝合金材料，其特征在于：包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：12%，Mg：14.4%，Cu：1%，Fe：0.2%，Zn：0.3%，Mn：0.1%，Nb：0.3%，Ni：0.1%，Li：1%，Re：0.1%，Cr：0.1%，Sr：0.5%，Sn：0.3%，混合稀土：1%，余量为Al。
3.如权利要求1所述的一种汽车轮毂用铝合金材料，其特征在于：包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：13%，Mg：17%，Cu：1.2%，Fe：0.5%，Zn：0.6%，Mn：0.2%，Nb：0.4%，Ni：0.2%，Li：1.4%，Re：0.5%，Cr：0.2%，Sr：0.7%，Sn：0.4%，混合稀土：1.5%，余量为Al。
4.如权利要求1所述的一种汽车轮毂用铝合金材料，其特征在于：包括以下组分且各组分的质量比例为：Si：15%，Mg：22.5%，Cu：1.5%，Fe：1.3%，Zn：0.9%，Mn：0.4%，Nb：0.6%，Ni：0.3%，Li：1.8%，Re：1.5%，Cr：0.3%，Sr：1%，Sn：0.5%，混合稀土：2%，余量为Al。
5.如权利要求1所述的一种汽车轮毂用铝合金材料，其特征在于：所述混合稀土由Ce、Pr、La、Eu和Nd共同组成，其中Ce：30～40份，Pr：20～30份，La：35～45份，Eu：15～20份，Nd：10～15份。
6.如权利要求1所述的一种汽车轮毂用铝合金材料，其特征在于：所述Mg与Si的比例为1.2～1.5:1，合金中Mg与Si结合成的Mg2Si的沉淀相为β〞相。
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