CN104630574A - 一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法，本发明制得的铝合金轮毂由以下质量百分数的合金元素组成：Cu 0.2-0.4、Fe 0-0.7、Mg 0.5-1、Si 0.4-0.8、Cr 0.06-0.24、Mn 0-0.15、Cr 0.06-0.12、Zn 0-0.15、Ti 0.1-0.15、Be 0.02-0.04、Ge 0.015-0.3、Sc 0.01-0.02，余量为Al。本发明制得的铝合金轮毂力学性优异，具有较高的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，同时还具有优异的耐磨性、高温稳定性、化学稳定性和抗疲劳性，可以大大延长轮毂的使用寿命。

Description

一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法，属于铝合金加工技术领域。
背景技术
轮毂是汽车行驶系统的重要部件之一，是一种要求较高的保安件，它与车辆的行驶性能、乘坐的舒适性和安全性具有很大的关系。铝合金因具有重量轻、节能降耗、价格低、表面质量高、散热性好、易于成型、减振性能好等优点，而被广泛用于制作汽车轮毂。随着汽车工业的快速发展，对铝合金轮毂的性能要求也随之不断提高，传统铸造工艺制得的铝合金轮毂成品容易产生成分偏析，导致成品的力学性能不如人意，无法满足市场的需求。相比于传统的制备工艺,用粉末冶金工艺制备的铝合金材料,可有效地避免成分偏析,减少切削甚至无切削,提高其力学性能。然而目前市场上很少见到粉末冶金工艺制备的铝合金轮毂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用粉末冶金工艺制备碳化硼增强6061铝合金轮毂的方法。
    为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：     一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照以下质量百分数的合金元素：Cu 0.2-0.4、Fe 0-0.7、Mg 0.5-1、Si 0.4-0.8、Cr 0.06-0.24、Mn 0-0.15、Cr 0.06-0.12、Zn 0-0.15、Ti 0.1-0.15、Be 0.02-0.04、Ge 0.015-0.3、Sc 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中进行加热熔化，精炼除气，扒渣，取样分析，二次精炼除气和二次取样分析操作；
    （2）将合金液经漏嘴流入喷雾装置中，通过雾化喷嘴进行气体雾化，雾化气体为氮气或氩气，气体压力为0.8-1.0MPa；
（3）将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入10-15wt%的改性碳化硼进行球磨混料，球料比为3-5:1，转速为250-350r/min,正反装10-15min交替进行，混料时间为4-5h；
（4）将混合后的粉料在300-400MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝皮包套处理，然后以40-50℃/h升温至80-100℃，保温2-3h，再以30-40℃/h升温至180-220℃，保温1-2h，再以60-70℃/h升温至330-360℃，保温3-4h，再以75-85℃/h升温至520-540℃，保温6-9h后再在350-380MPa的压力下保压2-3h；
（5）将步骤（4）得到的坯料加热在370-400℃，保温1-2h，然后轧制成厚度为20-60mm的热轧板，开轧温度为440-480℃，终轧温度为310-330℃；
（6）将步骤（5）得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至420-440℃，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至350-380℃，再用旋压机进行强力旋压成形；
（7）将旋压之后的轮毂毛坯进行热处理：先以100-150℃/h升温至240-280℃，保温3-4h，再以80-120℃/h升温至470-490℃，保温1-2h，然后以60-80℃/h降温至300-350℃，保温2-3h，再以40-60℃/h降温至180-220℃，保温4-5h，然后以70-90℃/h升温至360-390℃，保温2-3h，再以50-70℃/h升温至510-540℃，保温1-2h，然后置于70-75℃的水中冷却1-2min，再以80-90℃/h升温至160-180℃，保温4-8h，再以30-40℃/h降温至85-95℃，保温3-5h，再以40-50℃/h升温至170-190℃，保温5-10h；
（8）将热处理之后的轮毂毛坯进行机加工及表面处理，即得轮毂成品。
步骤（3）所述的碳化硼改性步骤如下：将碳化硼加热至1040-1080℃，保温10-15h，每隔1h搅动一遍并击碎结块，高温氧化处理结束后炉冷至室温，加入到浓度为1-2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至70-80℃，浸泡1-2h，抽滤，用蒸馏水清洗干净后再加入到浓度为2-3mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至85-95℃，浸泡0.5-1h，抽滤，用蒸馏水清洗干净，烘干即可。
上述碳化硼的改性处理不仅可以有效去除碳化硼表面的金属氧化物以及其它杂质，还可以增大碳化硼颗粒的比表面积，达到了清洁表面、钝化棱角和粗化表面的目的，极大地改善了碳化硼颗粒与金属基体的浸润性。
本发明的有益效果：
本发明制得的铝合金轮毂力学性优异，具有较高的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，同时还具有优异的耐磨性、高温稳定性、化学稳定性和抗疲劳性，可以大大延长轮毂的使用寿命。
具体实施方式
    一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照以下质量百分数的合金元素：Cu 0.2-0.4、Fe 0-0.7、Mg 0.5-1、Si 0.4-0.8、Cr 0.06-0.24、Mn 0-0.15、Cr 0.06-0.12、Zn 0-0.15、Ti 0.1-0.15、Be 0.02-0.04、Ge 0.015-0.3、Sc 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中进行加热熔化，精炼除气，扒渣，取样分析，二次精炼除气和二次取样分析操作；
    （2）将合金液经漏嘴流入喷雾装置中，通过雾化喷嘴进行气体雾化，雾化气体为氮气或氩气，气体压力为1.0MPa；
（3）将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入12wt%的改性碳化硼进行球磨混料，球料比为4:1，转速为300r/min,正反装15min交替进行，混料时间为4h；
（4）将混合后的粉料在350MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝皮包套处理，然后以45℃/h升温至90℃，保温2h，再以40℃/h升温至200℃，保温1.5h，再以65℃/h升温至345℃，保温3h，再以80℃/h升温至530℃，保温7h后再在370MPa的压力下保压2.5h；
（5）将步骤（4）得到的坯料加热在385℃，保温1.5h，然后轧制成厚度为40mm的热轧板，开轧温度为460℃，终轧温度为320℃；
（6）将步骤（5）得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至430℃，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至370℃，再用旋压机进行强力旋压成形；
（7）将旋压之后的轮毂毛坯进行热处理：先以120℃/h升温至250℃，保温3h，再以100℃/h升温至480℃，保温1.5h，然后以70℃/h降温至330℃，保温2.5h，再以50℃/h降温至210℃，保温4h，然后以80℃/h升温至370℃，保温2.5h，再以60℃/h升温至520℃，保温1.5h，然后置于72℃的水中冷却1min，再以85℃/h升温至170℃，保温6h，再以35℃/h降温至90℃，保温4h，再以45℃/h升温至180℃，保温8h；
（8）将热处理之后的轮毂毛坯进行机加工及表面处理，即得轮毂成品。
步骤（3）所述的碳化硼改性步骤如下：将碳化硼加热至1060℃，保温12h，每隔1h搅动一遍并击碎结块，高温氧化处理结束后炉冷至室温，加入到浓度为2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至80℃，浸泡1h，抽滤，用蒸馏水清洗干净后再加入到浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至95℃，浸泡0.5h，抽滤，用蒸馏水清洗干净，烘干即可。
 经检测，上述制得的铝合金轮毂室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度381MPa，屈服强度269MPa，伸长率14.8%。

Claims (2)

1.一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
按照以下质量百分数的合金元素：Cu 0.2-0.4、Fe 0-0.7、Mg 0.5-1、Si 0.4-0.8、Cr 0.06-0.24、Mn 0-0.15、Cr 0.06-0.12、Zn 0-0.15、Ti 0.1-0.15、Be 0.02-0.04、Ge 0.015-0.3、Sc 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中进行加热熔化，精炼除气，扒渣，取样分析，二次精炼除气和二次取样分析操作；
    （2）将合金液经漏嘴流入喷雾装置中，通过雾化喷嘴进行气体雾化，雾化气体为氮气或氩气，气体压力为0.8-1.0MPa；
（3）将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入10-15wt%的改性碳化硼进行球磨混料，球料比为3-5:1，转速为250-350r/min,正反装10-15min交替进行，混料时间为4-5h；
（4）将混合后的粉料在300-400MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝皮包套处理，然后以40-50℃/h升温至80-100℃，保温2-3h，再以30-40℃/h升温至180-220℃，保温1-2h，再以60-70℃/h升温至330-360℃，保温3-4h，再以75-85℃/h升温至520-540℃，保温6-9h后再在350-380MPa的压力下保压2-3h；
（5）将步骤（4）得到的坯料加热在370-400℃，保温1-2h，然后轧制成厚度为20-60mm的热轧板，开轧温度为440-480℃，终轧温度为310-330℃；
（6）将步骤（5）得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至420-440℃，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至350-380℃，再用旋压机进行强力旋压成形；
（7）将旋压之后的轮毂毛坯进行热处理：先以100-150℃/h升温至240-280℃，保温3-4h，再以80-120℃/h升温至470-490℃，保温1-2h，然后以60-80℃/h降温至300-350℃，保温2-3h，再以40-60℃/h降温至180-220℃，保温4-5h，然后以70-90℃/h升温至360-390℃，保温2-3h，再以50-70℃/h升温至510-540℃，保温1-2h，然后置于70-75℃的水中冷却1-2min，再以80-90℃/h升温至160-180℃，保温4-8h，再以30-40℃/h降温至85-95℃，保温3-5h，再以40-50℃/h升温至170-190℃，保温5-10h；
（8）将热处理之后的轮毂毛坯进行机加工及表面处理，即得轮毂成品。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硼增强6061铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的碳化硼改性步骤如下：将碳化硼加热至1040-1080℃，保温10-15h，每隔1h搅动一遍并击碎结块，高温氧化处理结束后炉冷至室温，加入到浓度为1-2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至70-80℃，浸泡1-2h，抽滤，用蒸馏水清洗干净后再加入到浓度为2-3mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至85-95℃，浸泡0.5-1h，抽滤，用蒸馏水清洗干净，烘干即可。
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