CN106967899A - 一种汽车配件用铝合金及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种汽车配件用铝合金，按质量百分数（wt%）计，包括以下组分：Hf0.6～1.8、Zn2.0～4.0、Gu0.24～0.28、Si0.45～1.35、Ti1.8～2.8、As0.001～0.002、Se0.47～0.53、W1.7～2.1、B1.5～2.5、Cd0.08～0.1、Ge0.08～0.12、Fe5～9、Zr0.3～0.7、Mg1.0～1.6、Ga0.8～1.2、Er0.1～0.2，余量为铝和不可避免的杂质。该种铝合金相比于普通铝单质的熔点要高3至4倍，且强度要大大提高了，同时，保证了原有延展性的情况下，其韧性也得到了进一步的提升。

Description

一种汽车配件用铝合金及其制备工艺
技术领域
本发明涉及金属制造领域，特别涉及一种汽车配件用铝合金及其制备工艺。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对汽车的消费也越来越多，汽车配件的这个市场变得也越来越大。近些年来汽车配件制造厂也在飞速的发展。而铝金属具有良好的延展性以及耐腐蚀的性能，所以得到了很多汽车配件的厂家的青睐，为此，铝材料在汽车配件领域得到了大范围的应用。
但是，由于铝金属自身的熔点比较的低并且其抗压强度也比较的弱，所以在使用的过程中很容易因为自身温度的上升而发生软化，进而就会在较轻的机械力的作用下就会发生形变。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车配件用铝合金及其制备工艺，其不仅能够有效地提高了铝金属的熔点，并且也提高了铝金属的强度。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种汽车配件用铝合金，按质量百分数（wt%）计，包括以下组分：Hf0.6～1.8、Zn2.0～4.0、Gu0.24～0.28、Si0.45～1.35、Ti1.8～2.8、As0.001～0.002、Se0.47～0.53、W1.7～2.1、B1.5～2.5、Cd0.08～0.1、Ge0.08～0.12、Fe5～9、Zr0.3～0.7、Mg1.0～1.6、Ga0.8～1.2、Er0.1～0.2，余量为铝和不可避免的杂质。
作为优选，按质量百分数（wt%）计，包括以下组分：Hf1.2、Zn3.0、Gu0.26、Si0.9、Ti2.3、As0.0015、Se0.5、W1.9、B2.0、Cd0.09、Ge0.1、Fe7、Zr0.5、Mg1.3、Ga1.0、Er0.15,余量为铝和不可避免的杂质。
通过采用上述技术方案，将钨金属加入到铝合金中，从而形成W-Al合金晶体，该种晶体相对于单质的钨和铝都具有更高的强度，并且在钨金属本身所具有的高熔点的特性下，也增强了铝和金整体的熔点，从而也就降低了铝合金在使用过程中发生软化的概率。
另外，Ga-Cu能够形成包晶型二元状态，从而也就进一步提高了铝合金的塑性和可加工性。
在铝合金中加入砷元素，这样有利于提高渔具的强度和韧性，而其用量过多又会引起铝合金变脆，因此，此处为0.001～0.002之间。
而钛和铪也能够在铝和金中形成铪钛晶体，其对于铝合金整体的耐腐蚀、耐高温以及强度和韧性都有进一步地提升。
并且钛、硼和铝也能够形成铝钛硼，能使压铸品产生良好的晶粒细化，优异的细化效果使铸件得到细小的等轴晶，消除了羽毛晶和柱状晶，为以后的加工提供了良好的内在组织结构，能有效地克服铸造裂纹，减少冷隔。
再者，铒能够起到有效的微合金化作用, 铒元素在铝合金中可形成纳米级Al3Er强化相,并可通过与锆复合作用形成Al3(ZrxEr1-x)复合相,比Al3Sc相具有更好的热稳定性,从而可以改善铝合金组织,大幅度提高铝合金的强度和塑性、明显抑制铝合金的再结晶以提高其耐热性,改善其综合性能。
一种汽车配件用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将上述百分比称取铜、钛、铪、锆、铁和钨混合加入到锅炉中进行熔融，然后加入上述百分比的硅和砷进行搅拌混合，形成第一预混物；
S2、向第一预混物中继续加入锗，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入锌、镁、镉和镓,并搅拌混合，形成第三预混物，之后向锅炉内通过氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、硼和硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，得到半成品；
S5、将半成品铸造成型。
通过采用上述技术方案，将铜、钛、铪、锆、铒、铁和钨高熔点的金属先进行熔化，这样后续加入的低熔点的金属和非金属都能够快速地熔合，并且在这个过程中金属的晶体能够被完全的打破，从而有助于铝合金整体冷却固化后形成新的熔点高、强度大的晶体。
而且，每加入部分金属或非金属之后，都进行充分的搅拌，这样能够有效地保证最终熔液中的每种元素都能够混合均匀，这样钛和硼与铝能够更好地形成铝钛硼晶体。
作为优选，S1中向第一预混物中加入覆盖剂。
通过采用上述技术方案，覆盖剂的加入能够延长金属熔融液的保温时间，并且，也能够降低锌在高温的情况下发生蒸发，从而保证了锌在铝合金制备的过程中能够稳定的存在与第三预混物中。
作为优选，S3中第三预混物充分混合后，再向第三预混物中加入脱氧剂。
通过采用上述技术方案，在S3步骤的后期，往第三预混物当中加入脱氧剂，由于金属在未添加保护介质炼制的过程中，会不可避免的混入氧，氧会以SiO2等形式夹杂，使得铝合金的强度、塑性降低，对铝合金的疲劳强度以及冲击韧性有严重的影响，不仅增加了铝合金的制备难度，同时也增加了铝合金制成渔具时，强度的降低。
作为优选，所述脱氧剂为碳元素和硫元素的混合物。
通过采用上述技术方案，碳和硫与氧结合之后能够形成气体，这样工作人员只要根据实际情况加入适量的碳和硫就能够较为完全的除去氧，并且多余的碳和硫会浮于金属熔液上，这样也就能够减少除渣的步骤。而且，氮气充满锅炉之后能够有效地除去内部的碳和硫的氧化物气体，这样大大提高了除氧的效率，并且也保证了氧气在之后不容易混入到熔液中。
作为优选，S5中成型的铝合金在自然环境下恢复到室温。
通过采用上述技术方案，这样能够避免铝合金出现脆性过大问题，从而保证了铝合金良好的韧性。
作为优选，S5中待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物。
通过上述技术方案，将铝合金表面的氧化物除去，这样能够保证98%浓硫酸能够均匀充分地接触到铝合金的表面，并且也能够减少铝合金在98%浓硫酸中的浸泡时间，这样大大提高了生产效率。
作为优选，待表面氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
通过上述技术方案，由于铝经过98%浓硫酸浸泡后，铝合金表面的氧化物就会被彻底除去，其表面就会产生一层致密的氧化膜，从而能够对其内部的其他金属元素起到保护作用，防止其他金属元素发生氧化，这样能够延长铝合金的整体使用寿命。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、将钨加入铝中，这样钨能够与铝形成W-Al合金，这样不仅增强了铝合金的熔点，同时也提高了铝合金的强度；
2、砷元素地加入能够有效地提高铝合金的强度，从而能够减少汽车配件的磨损；
3、使用碳和硫作为脱氧剂，一方面能够保证脱氧的效率，另一方面碳和硫脱氧后能够形成气体，这样也就能够减少将废渣从金属熔液中捞出的步骤。
附图说明
图1是汽车配件用铝合金的制备工艺。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一、
一种渔具用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按百分比的要求，将0.24%铜、1.8%钛、0.6%铪、0.3%锆、0.1%铒、5%铁和1.7%钨混合加入到锅炉中,并逐渐升温至3500℃进行熔融，然后加入上述0.45%硅和0.001%砷进行搅拌混合，并加入覆盖剂，形成第一预混物，其中搅拌的转速为300rpm；
S2、向第一预混物中继续加入0.08%锗，继续搅拌，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入2.0%锌、1.0%镁、0.08%镉和0.8%镓,并搅拌混合，并向锅炉中加入过量的碳、硫元素混合物的脱氧剂，形成第三预混物，之后将浮渣除去，同时向锅炉内充满氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、1.5%硼和0.47%硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，搅拌的转速为800rpm,得到半成品；
S5、将半成品铸造成型，并在自然环境下恢复到室温；
S6、待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物；
S7、待铝合金表面的氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
实施例二、
一种渔具用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按百分比的要求，将0.28%铜、2.8%钛、1.8%铪、0.7%锆、0.2%铒、9%铁和2.1%钨混合加入到锅炉中,并逐渐升温至3500℃进行熔融，然后加入上述1.35%硅和0.002%砷进行搅拌混合，并加入覆盖剂，形成第一预混物，其中搅拌的转速为300rpm；
S2、向第一预混物中继续加入0.08%锗，继续搅拌，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入4.0%锌、1.6 %镁、0.1%镉和1.2%镓,并搅拌混合，并向锅炉中加入过量的碳、硫元素混合物的脱氧剂，形成第三预混物，之后将浮渣除去，同时向锅炉内充满氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、2.5%硼和0.53%硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，搅拌的转速为800rpm,得到半成品；
S5、将半成品铸造成型，并在自然环境下恢复到室温；
S6、待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物；
S7、待铝合金表面的氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
实施例三、
一种渔具用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按百分比的要求，将0.26%铜、2.3%钛、1.2%铪、0.5%锆、0.15%铒、7%铁和1.9%钨混合加入到锅炉中,并逐渐升温至3500℃进行熔融，然后加入上述0.9%硅和0.0015%砷进行搅拌混合，并加入覆盖剂，形成第一预混物，其中搅拌的转速为300rpm；
S2、向第一预混物中继续加入0.1%锗，继续搅拌，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入3.0%锌、1.3 %镁、0.09%镉和1.0%镓,并搅拌混合，并向锅炉中加入过量的碳、硫元素混合物的脱氧剂，形成第三预混物，之后将浮渣除去，同时向锅炉内充满氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、2.0%硼和0.5%硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，搅拌的转速为800rpm,得到半成品；
S5、将半成品铸造成型，并在自然环境下恢复到室温；
S6、待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物；
S7、待铝合金表面的氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
实施例四、
一种渔具用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按百分比的要求，将0.28%铜、1.8%钛、1.2%铪、0.7%锆、0.15%铒、5%铁和1.9%钨混合加入到锅炉中,并逐渐升温至3500℃进行熔融，然后加入上述1.35%硅和0.002%砷进行搅拌混合，并加入覆盖剂，形成第一预混物，其中搅拌的转速为300rpm；
S2、向第一预混物中继续加入0.12%锗，继续搅拌，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入4.0%锌、1.3 %镁、0.1%镉和1.0%镓,并搅拌混合，并向锅炉中加入过量的碳、硫元素混合物的脱氧剂，形成第三预混物，之后将浮渣除去，同时向锅炉内充满氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、1.5%硼和0.53%硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，搅拌的转速为800rpm,得到半成品；
S5、将半成品铸造成型，并在自然环境下恢复到室温；
S6、待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物；
S7、待铝合金表面的氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
实施例五、
一种渔具用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按百分比的要求，将0.24%铜、1.8%钛、1.2%铪、0.5%锆、0.15%铒、9%铁和2.1%钨混合加入到锅炉中,并逐渐升温至3500℃进行熔融，然后加入上述0.45%硅和0.001%砷进行搅拌混合，并加入覆盖剂，形成第一预混物，其中搅拌的转速为300rpm；
S2、向第一预混物中继续加入0.12%锗，继续搅拌，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入3.0%锌、1.6 %镁、0.08%镉和0.8%镓,并搅拌混合，并向锅炉中加入过量的碳、硫元素混合物的脱氧剂，形成第三预混物，之后将浮渣除去，同时向锅炉内充满氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、1.5%硼和0.47%硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，搅拌的转速为800rpm,得到半成品；
S5、将半成品铸造成型，并在自然环境下恢复到室温；
S6、待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物；
S7、待铝合金表面的氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
根据GB/T3190-2008检测方法，检测铝合金的压缩强度及相比于单质铝的冲击韧性增长率，同时利用熔点测定仪测定铝合金的熔点，得出以下表数据：
检测项目 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
压缩强度/MPa 244 268 253 256 249
冲击韧性增长率% 15 19 16 17 17
熔点/℃ 1203 1680 1463 1340 1590
从上表的数据可以得出，本发明的铝合金在保证自身良好的延展性的情况下，大大提高了熔点和压缩强度，从而能够保证其在被制成汽配件之后能够得到良好的使用，降低了它形变的概率，并且其韧性好，因此适合也降低了使用过程中断裂的概率。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种汽车配件用铝合金，按质量百分数（wt%）计，包括以下组分：Hf0.6～1.8、Zn2.0～4.0、Gu0.24～0.28、Si0.45～1.35、Ti1.8～2.8、As0.001～0.002、Se0.47～0.53、W1.7～2.1、B1.5～2.5、Cd0.08～0.1、Ge0.08～0.12、Fe5～9、Zr0.3～0.7、Mg1.0～1.6、Ga0.8～1.2、Er0.1～0.2，余量为铝和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种汽车配件用铝合金，其特征在于：按质量百分数（wt%）计，包括以下组分：Hf1.2、Zn3.0、Gu0.26、Si0.9、Ti2.3、As0.0015、Se0.5、W1.9、B2.0、Cd0.09、Ge0.1、Fe7、Zr0.5、Mg1.3、Ga1.0、Er0.15,余量为铝和不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2中任意一项权利要求所述的一种汽车配件用铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
S1、将上述百分比称取铜、钛、铪、锆、铒、铁和钨混合加入到锅炉中进行熔融，然后加入上述百分比的硅和砷进行搅拌混合，形成第一预混物；
S2、向第一预混物中继续加入锗，形成第二预混物；
S3、向锅炉中加入锌、镁、镉和镓,并搅拌混合，形成第三预混物，之后向锅炉内通过氮气，并密封处理；
S4、将第三预混物、硼和硒一起加入到熔融的铝中，并进行搅拌混合，得到半成品；
S5、将半成品铸造成型。
4.根据权利要求3所述的一种汽车配件用铝合金及其制备工艺，其特征在于：S1中向第一预混物中加入覆盖剂。
5.根据权利要求4所述一种汽车配件用铝合金及其制备工艺，其特征在于：S3中第三预混物充分混合后，再向第三预混物中加入脱氧剂。
6.根据权利要求5所述的一种汽车配件铝合金及其制备工艺，其特征在于：所述脱氧剂为碳元素和硫元素的混合物。
7.根据权利要求3所述的一种汽车配件用铝合金及其制备工艺，其特征在于：S5中成型的铝合金在自然环境下恢复到室温。
8.根据权利要求3所述的一种汽车配件用铝合金及其制备工艺，其特征在于：S5中待成型的铝合金恢复到室温后通过车床车去表面氧化物。
9.根据权利要求8所述的一种汽车配件用铝合金及其制备工艺，其特征在于：待表面氧化物车去后，成型铝合金再通过98%浓硫酸进行浸泡。
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Application publication date: 20170721