CN107022703A - 一种汽车轮毂用高强度铝合金材料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种汽车轮毂用高强度铝合金材料及其生产工艺，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.2‑3.7％、Mg：0.4‑0.8％、Mn：0.05‑0.12％、Ti：0.2‑0.35％、W：0.02‑0.04％、Sr：0.01‑0.025％、Y：0.05‑0.09％、Cu：0.02‑0.07％、Ni：0.12‑0.26％、Zr：0.05‑0.12％，余量为Al和不可避免的杂质；本发明生产得到的铝合金材料不仅具有高机械强度，同时具有优异的加工性能、铸造性能和耐蚀性，可满足现代科技发展对铝合金结构件高载荷和轻质化的要求。

Description

一种汽车轮毂用高强度铝合金材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，具体涉及一种汽车轮毂用高强度铝合金材料及其生产工艺。
背景技术
能源、环境和安全是当今备受关注的三大问题，也正是这三大问题制约了汽车工业的发展和汽车的普及。而汽车的安全性和可靠很大程度上取决于所用轮毂的性能和使用寿命。
目前，市场上的轮毂按照材质可以分为钢轮毂和合金轮毂，而且各有各的利弊。钢质轮毂最主要的优点就是制造工艺简单成本相对较低，而且抗金属疲劳的能力很强，也就是我们俗称的便宜又结实。但钢质轮毂的缺点也相对比较突出就是外观丑陋，重量较大，惯性阻力大，散热性也比较差，而且非常容易生锈。而铝合金轮毂以其质量轻、散热快、减震性能好、轮胎寿命长，安全可靠，外观美丽，图案丰富多彩，尺寸精确，平衡好，再加容易制造等优点，在汽车工业中脱颖而出，发展潜力巨大。但是，铝制轮毂也有一些缺陷，例如：铝合金较脆，很容易出现小裂纹，且不易被发现，铸件质量不稳定。为改善了铝合金轮毂的力学性能，从铝合金材料入手尤为关键。
发明内容
本发明提出了一种汽车轮毂用高强度铝合金材料及其生产工艺，生产得到的铝合金材料不仅具有高机械强度，同时具有优异的加工性能、铸造性能和耐蚀性，可满足现代科技发展对铝合金结构件高载荷和轻质化的要求。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.2-3.7％、Mg：0.4-0.8％、Mn：0.05-0.12％、Ti：0.2-0.35％、W：0.02-0.04％、Sr：0.01-0.025％、Y：0.05-0.09％、Cu：0.02-0.07％、Ni：0.12-0.26％、Zr：0.05-0.12％，余量为Al和不可避免的杂质。
优选地，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.8-3.2％、Mg：0.6-0.8％、Mn：0.08-0.1％、Ti：0.25-0.3％、W：0.025-0.035％、Sr：0.015-0.02％、Y：0.06-0.08％、Cu：0.04-0.06％、Ni：0.18-0.22％、Zr：0.07-0.12％，余量为Al和不可避免的杂质。
优选地，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：3％、Mg：0.6％、Mn：0.08％、Ti：0.28％、W：0.03％、Sr：0.016％、Y：0.08％、Cu：0.05％、Ni：0.2％、Zr：0.1％，余量为Al和不可避免的杂质。
本发明还提供了上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将铝、硅、镁、铜在电炉中于880-920℃下加热熔化，然后加入除铝、硅、镁、铜之外的其他合金成分，继续升温至1120-1180℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)将铝合金熔液的温度调整至780-820℃，加入精炼剂，除杂精炼并进行除气，精炼除气结束后静置10-15min，之后进行扒渣处理；
(3)将扒渣处理后的铝合金熔液温度降至700-720℃；之后经铸造成型、退火、冷却，即得所述铝合金材料。
优选地，所述步骤(2)中的精炼除气时间为20-30min。
优选地，所述步骤(2)中精炼剂的用量为铝合金熔液重量的0.28-0.32％。
本发明的有益效果是：
本发明合理设置Si的含量，在保持好的铸造性能和耐蚀性的同时不影响合金材料的拉伸性能，Cu具有固溶强化作用并可提高高温蠕变性能及抗疲劳性能，而Ni的加入则可进一步提高铝合金的强度，并加强抗蠕变性能。加入Sr、Zr、Y等元素，可细化晶粒，使合金的强度和韧度获得很大提高，有效克服铸造裂纹，使铝合金的质量更加稳定。合适量Ti的加入可提高铝合金的机械性能并保证了铝合金的柔韧性。少量的W则可提高铝合金的韧性以及耐蚀性。本发明的铝合金材料，在生产过程中加入少量的Sr、Y、Zr、W，并合理配置Si、Mg、Mn、Ti、Cu、Ni等元素的含量，各元素之间相互协同作用，使生产得到的铝合金材料不仅具有高机械强度，同时具有优异的加工性能、铸造性能和耐蚀性，可满足现代科技发展对铝合金结构件高载荷和轻质化的要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：3％、Mg：0.6％、Mn：0.08％、Ti：0.28％、W：0.03％、Sr：0.016％、Y：0.08％、Cu：0.05％、Ni：0.2％、Zr：0.1％，余量为Al和不可避免的杂质。
上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将铝、硅、镁、铜在电炉中于900℃下加热熔化，然后加入除铝、硅、镁、铜之外的其他合金成分，继续升温至1160℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)将铝合金熔液的温度调整至820℃，加入精炼剂(精炼剂的用量为铝合金熔液重量的0.3％)，除杂精炼并进行除气，精炼除气时间为25min，精炼除气结束后静置15min，之后进行扒渣处理；
(3)将扒渣处理后的铝合金熔液温度降至720℃；之后经铸造成型、退火、冷却，即得所述铝合金材料。
实施例2：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：3.2％、Mg：0.6％、Mn：0.1％、Ti：0.3％、W：0.025％、Sr：0.02％、Y：0.06％、Cu：0.06％、Ni：0.18％、Zr：0.07％，余量为Al和不可避免的杂质。
上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将铝、硅、镁、铜在电炉中于880℃下加热熔化，然后加入除铝、硅、镁、铜之外的其他合金成分，继续升温至1180℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)将铝合金熔液的温度调整至800℃，加入精炼剂(精炼剂的用量为铝合金熔液重量的0.28％)，除杂精炼并进行除气，精炼除气时间为20min，精炼除气结束后静置12min，之后进行扒渣处理；
(3)将扒渣处理后的铝合金熔液温度降至700℃；之后经铸造成型、退火、冷却，即得所述铝合金材料。
实施例3：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.2％、Mg：0.4％、Mn：0.12％、Ti：0.2％、W：0.04％、Sr：0.01％、Y：0.05％、Cu：0.07％、Ni：0.12％、Zr：0.12％，余量为Al和不可避免的杂质。
上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将铝、硅、镁、铜在电炉中于920℃下加热熔化，然后加入除铝、硅、镁、铜之外的其他合金成分，继续升温至1120℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)将铝合金熔液的温度调整至780℃，加入精炼剂(精炼剂的用量为铝合金熔液重量的0.32％)，除杂精炼并进行除气，精炼除气时间为30min，精炼除气结束后静置10min，之后进行扒渣处理；
(3)将扒渣处理后的铝合金熔液温度降至700℃；之后经铸造成型、退火、冷却，即得所述铝合金材料。
实施例4：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.8％、Mg：0.8％、Mn：0.08％、Ti：0.25％、W：0.035％、Sr：0.015％、Y：0.08％、Cu：0.04％、Ni：0.22％、Zr：0.12％，余量为Al和不可避免的杂质。
上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺同实施例1。
实施例5：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：3.7％、Mg：0.8％、Mn：0.05％、Ti：0.35％、W：0.02％、Sr：0.025％、Y：0.09％、Cu：0.02％、Ni：0.26％、Zr：0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺同实施例1。
实施例6：
一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.5％、Mg：0.6％、Mn：0.05％、Ti：0.3％、W：0.02％、Sr：0.025％、Y：0.08％、Cu：0.02％、Ni：0.26％、Zr：0.08％，余量为Al和不可避免的杂质。
上述汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺同实施例2。
性能测试：
将实施例1-6中的铝合金材料进行性能测试，具体测试结果如表1所示：
表1 测试结果
通过上述检测结果可知，本发明生产的的铝合金材料具有优异的综合性能，尤其具有优异的机械强度，铸件质量稳定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种汽车轮毂用高强度铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.2-3.7％、Mg：0.4-0.8％、Mn：0.05-0.12％、Ti：0.2-0.35％、W：0.02-0.04％、Sr：0.01-0.025％、Y：0.05-0.09％、Cu：0.02-0.07％、Ni：0.12-0.26％、Zr：0.05-0.12％，余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的汽车轮毂用高强度铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：2.8-3.2％、Mg：0.6-0.8％、Mn：0.08-0.1％、Ti：0.25-0.3％、W：0.025-0.035％、Sr：0.015-0.02％、Y：0.06-0.08％、Cu：0.04-0.06％、Ni：0.18-0.22％、Zr：0.07-0.12％，余量为Al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的汽车轮毂用高强度铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料中各成分的质量百分比为：Si：3％、Mg：0.6％、Mn：0.08％、Ti：0.28％、W：0.03％、Sr：0.016％、Y：0.08％、Cu：0.05％、Ni：0.2％、Zr：0.1％，余量为Al和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1-3任一项所述的汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铝、硅、镁、铜在电炉中于880-920℃下加热熔化，然后加入除铝、硅、镁、铜之外的其他合金成分，继续升温至1120-1180℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)将铝合金熔液的温度调整至780-820℃，加入精炼剂，除杂精炼并进行除气，精炼除气结束后静置10-15min，之后进行扒渣处理；
(3)将扒渣处理后的铝合金熔液温度降至700-720℃；之后经铸造成型、退火、冷却，即得所述铝合金材料。
5.根据权利要求4所述的汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的精炼除气时间为20-30min。
6.根据权利要求4所述的汽车轮毂用高强度铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中精炼剂的用量为铝合金熔液重量的0.28-0.32％。
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