CN104775057A - 一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法。其主要通过两种配方配比不同的合金液雾化得到的铝合金粉依次进行球磨混料，冷等静压成形，热挤压，热处理等步骤制作而成。本发明制得的铝合金轮毂材料具有极高的强度和韧性，其抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击韧性相对于传统的铝合金轮毂材料均有明显地提高，大大改善了铝合金轮毂材料的力学性能，同时还具有优异的耐磨性、抗腐蚀性、抗氧化性和耐疲劳性。

Description

一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法，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。因此在现有汽车轮毂生产工艺、设备、技术基础上，开发出一种高强韧铝合金轮毂材料，对于中国汽车工业的发展，市场的开发与拓展，具有很高实用价值与实践意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法。
    为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：     一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 7.2-8.8、Mg 0.7-1.4、Cu 0.4-0.8、Mo 0.25-0.45、Fe 0.1-0.3、Ni 0.15-0.25、In 0.1-0.2、B 0.06-0.09、Eu 0.03-0.04、Nd 0.02-0.03，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中在735-755 ℃下加热熔化，待其全部熔化后，取样分析，调整成分，精炼、脱气后调整温度至710-730℃，静置15-20min；
（2）将步骤（1）制得的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0.8-1.4MPa，得铝合金粉A；
（3）按照以下质量百分数的合金元素：Zn 5.8-6.4、Mg 2.5-4.0、Cu 1.6-2.3、Mn 0.3-0.6、Cr 0.2-0.4、Ti 0.15-0.25、V 0.08-0.14、W 0.05-0.1、Cd 0.04-0.08、Sc 0.03-0.05，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中在740-760 ℃下加热熔化，待其全部熔化后，取样分析，调整成分，精炼、脱气后调整温度至725-745℃，静置10-15min；
（4）将步骤（3）制得的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0.6-1.2MPa，得铝合金粉B；
（5）将雾化得到的铝合金粉A与铝合金B按照质量比3-5:1的比例加入球磨机内进行球磨混料，400-600r/min球磨2-3h，再在240-280MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝包套处理，然后加热至450-480℃，保温1-2h，再进行热挤压，挤压比为12-16；
（6）将挤压得到的铝合金材料进行热处理：先以120-160℃/h升温至280-320℃,保温3-4h，再以80-100℃/h升温至470-490℃，保温1-2h，然后强风风冷至220-260℃，保温4-5h，再空冷至室温，然后以150-200℃/h升温至510-530℃，保温0.5-1h，然后以50-80℃/h降温至320-350℃，保温2-3h，再放入0-5℃的10%NaCl冰盐水中冷却至50℃以下，然后取出以60-70℃/h升温至125-145℃，保温5-10h，空冷至室温后以50-60℃/h升温至85-95℃，保温4-8h，再以30-40℃/h升温至160-180℃，保温8-12h，空冷至室温即可。
本发明的有益效果：
本发明制得的铝合金轮毂材料具有极高的强度和韧性，其抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击韧性相对于传统的铝合金轮毂材料均有明显地提高，大大改善了铝合金轮毂材料的力学性能，同时还具有优异的耐磨性、抗腐蚀性、抗氧化性和耐疲劳性。
具体实施方式
    一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照以下质量百分数的合金元素：Si 7.2-8.8、Mg 0.7-1.4、Cu 0.4-0.8、Mo 0.25-0.45、Fe 0.1-0.3、Ni 0.15-0.25、In 0.1-0.2、B 0.06-0.09、Eu 0.03-0.04、Nd 0.02-0.03，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中在745 ℃下加热熔化，待其全部熔化后，取样分析，调整成分，精炼、脱气后调整温度至720℃，静置20min；
（2）将步骤（1）制得的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1.2MPa，得铝合金粉A；
（3）按照以下质量百分数的合金元素：Zn 5.8-6.4、Mg 2.5-4.0、Cu 1.6-2.3、Mn 0.3-0.6、Cr 0.2-0.4、Ti 0.15-0.25、V 0.08-0.14、W 0.05-0.1、Cd 0.04-0.08、Sc 0.03-0.05，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中在750 ℃下加热熔化，待其全部熔化后，取样分析，调整成分，精炼、脱气后调整温度至735℃，静置15min；
（4）将步骤（3）制得的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，得铝合金粉B；
（5）将雾化得到的铝合金粉A与铝合金B按照质量比4:1的比例加入球磨机内进行球磨混料，500r/min球磨2h，再在260MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝包套处理，然后加热至4650℃，保温1.5h，再进行热挤压，挤压比为14；
（6）将挤压得到的铝合金材料进行热处理：先以140℃/h升温至295℃,保温4h，再以90℃/h升温至480℃，保温1h，然后强风风冷至240℃，保温5h，再空冷至室温，然后以180℃/h升温至520℃，保温0.5h，然后以70℃/h降温至330℃，保温3h，再放入2℃的10%NaCl冰盐水中冷却至50℃以下，然后取出以65℃/h升温至135℃，保温8h，空冷至室温后以55℃/h升温至90℃，保温5h，再以35℃/h升温至170℃，保温10h，空冷至室温即可。
 经检测，上述制得的铝合金轮毂材料室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度529MPa，屈服强度476MPa，伸长率13.7%，冲击韧性 12.8J/cm-2。

Claims (1)

1.一种高强韧铝合金轮毂材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按照以下质量百分数的合金元素：Si 7.2-8.8、Mg 0.7-1.4、Cu 0.4-0.8、Mo 0.25-0.45、Fe 0.1-0.3、Ni 0.15-0.25、In 0.1-0.2、B 0.06-0.09、Eu 0.03-0.04、Nd 0.02-0.03，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中在735-755℃下加热熔化，待其全部熔化后，取样分析，调整成分，精炼、脱气后调整温度至710-730℃，静置15-20min；
(2)将步骤(1)制得的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0.8-1.4MPa，得铝合金粉A；
(3)按照以下质量百分数的合金元素：Zn 5.8-6.4、Mg 2.5-4.0、Cu 1.6-2.3、Mn 0.3-0.6、Cr 0.2-0.4、Ti 0.15-0.25、V 0.08-0.14、W 0.05-0.1、Cd 0.04-0.08、Sc 0.03-0.05，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中在740-760℃下加热熔化，待其全部熔化后，取样分析，调整成分，精炼、脱气后调整温度至725-745℃，静置10-15min；
(4)将步骤(3)制得的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0.6-1.2MPa，得铝合金粉B；
(5)将雾化得到的铝合金粉A与铝合金B按照质量比3-5:1的比例加入球磨机内进行球磨混料，400-600r/min球磨2-3h，再在240-280MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝包套处理，然后加热至450-480℃，保温1-2h，再进行热挤压，挤压比为12-16；
(6)将挤压得到的铝合金材料进行热处理：先以120-160℃/h升温至280-320℃,保温3-4h，再以80-100℃/h升温至470-490℃，保温1-2h，然后强风风冷至220-260℃，保温4-5h，再空冷至室温，然后以150-200℃/h升温至510-530℃，保温0.5-1h，然后以50-80℃/h降温至320-350℃，保温2-3h，再放入0-5℃的10％NaCl冰盐水中冷却至50℃以下，然后取出以60-70℃/h升温至125-145℃，保温5-10h，空冷至室温后以50-60℃/h升温至85-95℃，保温4-8h，再以30-40℃/h升温至160-180℃，保温8-12h，空冷至室温即可。
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