CN106350708B

CN106350708B - 高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材及其制备方法

Info

Publication number: CN106350708B
Application number: CN201610795679.7A
Authority: CN
Inventors: 史俊强
Original assignee: WUXI HATAL ALUMINIUM CO Ltd
Current assignee: JIANGSU ASIA-PACIFIC LIGHT ALLOY TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-03-06
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106350708A

Abstract

本发明公开了一种高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材，包括以下各组分：Si0.9％～1.2％、Fe0.3％、Cu 0.15％～0.2％、Mn0.4％～0.6％、Mg0.7％、Cr0.17％～0.25％、Zn 0.15％、Zr0.02％～0.04％，余量为Al。经过熔化、扒渣、配合金、精炼、静置、铸造、均质化、挤压最终成品棒材。本发明的高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材挤压状态无粗晶环，经过锻造和T6热处理后，锻件中心晶粒度达一级晶粒(按照GB/T 3246.2标准检验，晶粒平均面积≤0.026mm²)，锻件外圈粗晶环小于2mm，锻造热处理后晶粒不易涨，材料的机械性能可达抗拉强度≥385Mpa,规定非比例延伸强度≥365Mpa，延伸率A≥11％，满足高端汽车铝合金转向控制臂材料强度要求。

Description

高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金材料，具体为一种高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材及其制备方法。

背景技术

随着汽车轻量化设计，铝合金在汽车上的使用量随之增加，汽车控制臂是汽车悬挂系统中的重要组成，因为控制臂是安全件，目前市场上许多中高档车型其转向控制臂采用铝合金锻件，其要求材料具有机械性能高，抗疲劳能力好的特点。机械性能目前国内通常采用往铝合金中加入增加强度的合金来实现，比如Si,Mg元素等，但材料抗疲劳性能好的话需要材料具有好的晶粒组织，不能够有粗晶或较大粗晶环出现，这一点目前国内厂家往往很难做到。目前国内生产的此种材料的挤压棒材，其抗拉强度在310～350Mpa之间，规定非比例延伸强度在260～320Mpa之间，延伸率A在8～12％之间，且材料在锻造前和经过锻造后做T6处理会出现比较大面积的粗晶现象，无法满足高端汽车铝合金转向控制臂材料机械性能高，抗疲劳能力好的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的汽车铝合金转向控制臂材料机械性能和抗疲劳能力不足的缺陷，提供一种Rh血型抗原检测卡。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材，包括以下各组分：

Si0.9％～1.2％、Fe0.3％、Cu 0.15％～0.2％、Mn0.4％～0.6％、Mg0.7％、Cr0.17％～0.25％、Zn 0.15％、Zr0.02％～0.04％，余量为Al。

该铝合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

1)熔化将铝锭投入炉中加温至720～760℃熔化；

2)扒渣在735±25℃将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌20～25分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；优选的打渣剂的加入量为每吨铝中加入0.3KG；

3)配合金待熔体温度为740～760℃时加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Zr，搅拌20～25分钟使熔体内各成份均匀混合；Si、Mg、Fe、Zn含量按此配比，以及加入适量的Cu元素可提高材料的机械性能，加入适量的Cr和Zr是为了细化棒材的晶粒，以及遏制棒材锻造后晶粒涨大；

4)精炼当熔体温度为720～740℃时采用氩气喷粉精炼，精炼时间为45分钟，精炼完后将液面浮渣扒除；氩气为高纯氩气，氩气含量99.7％以上；喷粉精炼剂用量为1.5～2公斤/吨铝；

5)静置精炼后熔体静置25分钟；

6)铸造当熔体温度为720～760℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中控制铝液到达模盘时温度为690℃～720℃，在浇铸同时加入Al5Ti1B对铸锭晶粒细化，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用50PPi以上陶瓷过滤板过滤进一步净化熔体，得到铸锭；Al5Ti1B的加入速度为2m/min～3m/min；

7)均质化：采用双级均质处理工艺对铸锭均质化处理；

8)挤压：采用带圆弧工作带的挤压模具，将挤压模具加热至470℃～490℃，铸锭加热至490℃～530℃时进入挤压筒挤压，按照4～8m/min的挤出速度挤压，得到最终成品棒材。

进一步的，所述双级均质处理工艺为先将铝合金铸棒加温至530±10℃，保温2小时；然后快速升温至565±10℃，保温1小时；保温结束后的铝合金铸棒迅速转移至冷却室内进行冷却处理，其转移时间不大于10min；使用喷雾冷却的方式，30min内将铝合金铸棒冷却至300℃以下，铝合金铸棒温度低于300℃以后，再使用大水直接冲冷冷却法提高冷却速率，直至将铝合金铸棒的温度降至与室温一致；铝合金铸棒温度达到室温后，再移出冷却室，铝合金铸棒即处理完毕，得到均质后铸锭。

本发明的高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材挤压状态无粗晶环，经过锻造和T6热处理后，锻件中心晶粒度达一级晶粒(按照GB/T 3246.2标准检验，晶粒平均面积≤0.026mm²)，锻件外圈粗晶环小于2mm，锻造热处理后晶粒不易涨，材料的机械性能可达抗拉强度≥385Mpa,规定非比例延伸强度≥365Mpa，延伸率A≥11％，满足高端汽车铝合金转向控制臂材料强度要求。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

Si0.9％、Fe0.3％、Cu 0.15％、Mn0.4％、Mg0.7％、Cr0.17％、Zn0.15％、Zr0.02％，余量为Al。

该铝合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

1)熔化将铝锭投入炉中加温至720℃熔化；

2)扒渣在715℃将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌20分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；打渣剂的加入量为每吨铝中加入0.3KG；

3)配合金待熔体温度为740℃时加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Zr，搅拌20分钟使熔体内各成份均匀混合；Si、Mg、Fe、Zn含量按此配比，以及加入适量的Cu元素可提高材料的机械性能，加入适量的Cr和Zr是为了细化棒材的晶粒，以及遏制棒材锻造后晶粒涨大；

4)精炼当熔体温度为720℃时采用氩气喷粉精炼，精炼时间为45分钟，精炼完后将液面浮渣扒除；氩气为高纯氩气，氩气含量99.7％以上；喷粉精炼剂用量为1.5公斤/吨铝；

5)静置精炼后熔体静置25分钟；

6)铸造当熔体温度为720℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中控制铝液到达模盘时温度为690℃0℃，在浇铸同时加入Al5Ti1B对铸锭晶粒细化，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用50PPi以上陶瓷过滤板过滤进一步净化熔体，得到铸锭；Al5Ti1B的加入速度为2m/min；

7)均质化：采用双级均质处理工艺对铸锭均质化处理；

8)挤压：采用带圆弧工作带的挤压模具，将挤压模具加热至470℃，铸锭加热至490℃时进入挤压筒挤压，按照4m/min的挤出速度挤压，得到最终成品棒材。

实施例2

Si1.2％、Fe0.3％、Cu 0.2％、Mn0.6％、Mg0.7％、Cr0.25％、Zn 0.15％、Zr0.04％，余量为Al。

该铝合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

1)熔化将铝锭投入炉中加温至760℃熔化；

2)扒渣在760℃将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌25分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；打渣剂的加入量为每吨铝中加入0.3KG；

3)配合金待熔体温度为760℃时加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Zr，搅拌25分钟使熔体内各成份均匀混合；Si、Mg、Fe、Zn含量按此配比，以及加入适量的Cu元素可提高材料的机械性能，加入适量的Cr和Zr是为了细化棒材的晶粒，以及遏制棒材锻造后晶粒涨大；

4)精炼当熔体温度为740℃时采用氩气喷粉精炼，精炼时间为45分钟，精炼完后将液面浮渣扒除；氩气为高纯氩气，氩气含量99.7％以上；喷粉精炼剂用量为2公斤/吨铝；

5)静置精炼后熔体静置25分钟；

6)铸造当熔体温度为760℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中控制铝液到达模盘时温度为720℃，在浇铸同时加入Al5Ti1B对铸锭晶粒细化，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用50PPi以上陶瓷过滤板过滤进一步净化熔体，得到铸锭；Al5Ti1B的加入速度为3m/min；

7)均质化：采用双级均质处理工艺对铸锭均质化处理；

8)挤压：采用带圆弧工作带的挤压模具，将挤压模具加热至～490℃，铸锭加热至530℃时进入挤压筒挤压，按照8m/min的挤出速度挤压，得到最终成品棒材。

实施例3

Si1.0％、Fe0.3％、Cu 0.17％、Mn0.5％、Mg0.7％、Cr0.21％、Zn 0.15％、Zr0.03％，余量为Al。

该铝合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

1)熔化将铝锭投入炉中加温至740℃熔化；

2)扒渣在735℃将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌22分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；打渣剂的加入量为每吨铝中加入0.3KG；

3)配合金待熔体温度为750℃时加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Zr，搅拌20～25分钟使熔体内各成份均匀混合；Si、Mg、Fe、Zn含量按此配比，以及加入适量的Cu元素可提高材料的机械性能，加入适量的Cr和Zr是为了细化棒材的晶粒，以及遏制棒材锻造后晶粒涨大；

4)精炼当熔体温度为730℃时采用氩气喷粉精炼，精炼时间为45分钟，精炼完后将液面浮渣扒除；氩气为高纯氩气，氩气含量99.7％以上；喷粉精炼剂用量为1.8公斤/吨铝；

5)静置精炼后熔体静置25分钟；

6)铸造当熔体温度为740℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中控制铝液到达模盘时温度为700℃，在浇铸同时加入Al5Ti1B对铸锭晶粒细化，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入高纯氩气，氩气含量99.7％以上，最后采用50PPi以上陶瓷过滤板过滤进一步净化熔体，得到铸锭；Al5Ti1B的加入速度为2.5m/min；

7)均质化：采用双级均质处理工艺对铸锭均质化处理；

8)挤压：采用带圆弧工作带的挤压模具，将挤压模具加热至480℃，铸锭加热至510℃时进入挤压筒挤压，按照6m/min的挤出速度挤压，得到最终成品棒材。

双级均质处理工艺为先将铝合金铸棒加温至530℃，保温2小时；然后快速升温至565℃，保温1小时；保温结束后的铝合金铸棒迅速转移至冷却室内进行冷却处理，其转移时间不大于10min；使用喷雾冷却的方式，30min内将铝合金铸棒冷却至300℃以下，铝合金铸棒温度低于300℃以后，再使用大水直接冲冷冷却法提高冷却速率，直至将铝合金铸棒的温度降至与室温一致；铝合金铸棒温度达到室温后，再移出冷却室，铝合金铸棒即处理完毕，得到均质后铸锭。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材，包括以下各组分：

Si0.9％～1.2％、Fe0.3％、Cu 0.15％～0.2％、Mn0.4％～0.6％、Mg0.7％、Cr0.17％～0.25％、Zn 0.15％、Zr0.02％～0.04％，余量为Al；其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

1)熔化将铝锭投入炉中加温至720～760℃熔化；

2)扒渣在735±25℃将打渣剂均匀的洒入炉内并充分搅拌20～25分钟，用耙子将铝液表面浮渣扒除；

3)配合金待熔体温度为740～760℃时加入Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Zr，搅拌20～25分钟使熔体内各成份均匀混合；

4)精炼当熔体温度为720～740℃时采用氩气喷粉精炼，精炼时间为45分钟，精炼完后将液面浮渣扒除；

5)静置精炼后熔体静置25分钟；

6)铸造当熔体温度为720～760℃时浇铸成铸锭备用，浇铸过程中控制铝液到达模盘时温度为690℃～720℃，在浇铸同时加入Al5Ti1B对铸锭晶粒细化，在浇铸流槽上在线精炼，精炼时通入氩气，最后采用50PPi以上陶瓷过滤板过滤进一步净化熔体，得到铸锭；

7)均质化：采用双级均质处理工艺对铸锭均质化处理；所述的双级均质处理工艺为先将铝合金铸棒加温至530±10℃，保温2小时；然后快速升温至565±10℃，保温1小时；保温结束后的铝合金铸棒迅速转移至冷却室内进行冷却处理，其转移时间不大于10min；使用喷雾冷却的方式，30min内将铝合金铸棒冷却至300℃以下，铝合金铸棒温度低于300℃以后，再使用大水直接冲冷冷却法提高冷却速率，直至将铝合金铸棒的温度降至与室温一致；铝合金铸棒温度达到室温后，再移出冷却室，铝合金铸棒即处理完毕，得到均质后铸锭；

2.如权利要求1所述的高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中打渣剂的加入量为每吨铝中加入0.3kg；

3.如权利要求1所述的高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤4)和步骤6)中的氩气为氩气含量99.7％以上的高纯氩气。

4.如权利要求1所述的高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中喷粉精炼剂用量为1.5～2公斤/吨铝。

5.如权利要求1所述的高强度无粗晶环汽车控制臂用铝合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中Al5Ti1B的加入速度为2m/min～3m/min。