CN108300905A - 一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金性能研究技术领域，公开了一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，通过调配合金配比，并且添加了纳米粒子作为改性剂，精炼熔融后改变了铝合金的晶体结构，具有很强的抗冲击性能，韧性好，抗腐蚀性优异，还具有优良的冲击韧性、耐疲劳强度和良好的耐磨性能，应用在汽车车轮加工制备上能够提高汽车车轮的使用寿命和汽车的使用性能。

Description

一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质
技术领域
本发明属于铝合金性能研究技术领域，具体涉及一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质。
背景技术
铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶，铝合金及化学工业中已大量应用。铝及铝合金因其良好的物理、化学性能，在海洋工业、电力系统和航空等领域中得到了广泛应用。
铝合金能承受压力加工，可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。 形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，能够显著提高铝合金用作汽车车轮的耐冲击性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：锰占0.9-1.0%、铜占0.85-0.95%、锌占0.45-0.60%、镁占0.35-0.45%、硅占0.35-0.45%、镍占0.78-0.82%、铁占0.45-0.50%、锡占0.25-0.30%、铬占0.48-0.52%、钛占0.28-0.30%、纳米改性剂占0.15-0.20%、钴占0.10-0.15%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，包括以下步骤：
（1）将铝锭熔化后，温度调整至730-750℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入纳米改性剂，熔炼温度升高至750-760℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为20-30分钟，流量控制在1.6-1.8立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；
（2）将除渣剂加入到合金液中，精炼除气后，静置8-10分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在710-730℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.20-0.22个大气压之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述纳米改性剂是由纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锌按照质量比为1.5-2.0:1.2-1.4:1.0-1.3的比例混合制备得到。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾12-14份、氯化钠10-12份、氯化钙8-10份、氯化镁6-7份、氯化钡5-6份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述多元混合气体是由氧气、氮气、二氧化碳按照1:5-6:0.4-0.5的比例混合得到。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有的铝合金力学性能不足的问题，本发明提供了一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，通过调配合金配比，并且添加了纳米粒子作为改性剂，精炼熔融后改变了铝合金的晶体结构，具有很强的抗冲击性能，韧性好，抗腐蚀性优异，还具有优良的冲击韧性、耐疲劳强度和良好的耐磨性能，应用在汽车车轮加工制备上能够提高汽车车轮的使用寿命和汽车的使用性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：锰占0.9%、铜占0.85%、锌占0.45%、镁占0.35%、硅占0.35%、镍占0.78%、铁占0.45%、锡占0.25%、铬占0.48%、钛占0.28%、纳米改性剂占0.15%、钴占0.10%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，包括以下步骤：
（1）将铝锭熔化后，温度调整至730℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入纳米改性剂，熔炼温度升高至750-760℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为20分钟，流量控制在1.6立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；
（2）将除渣剂加入到合金液中，精炼除气后，静置8分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在710-730℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.20-0.22个大气压之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述纳米改性剂是由纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锌按照质量比为1.5:1.2:1.0的比例混合制备得到。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾12份、氯化钠10份、氯化钙8份、氯化镁6份、氯化钡5份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述多元混合气体是由氧气、氮气、二氧化碳按照1:5:0.4的比例混合得到。
实施例2
一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：锰占0.95%、铜占0.90%、锌占0.55%、镁占0.40%、硅占0.40%、镍占0.80%、铁占0.48%、锡占0.28%、铬占0.50%、钛占0.29%、纳米改性剂占0.18%、钴占0.12%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，包括以下步骤：
（1）将铝锭熔化后，温度调整至740℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入纳米改性剂，熔炼温度升高至750-760℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为25分钟，流量控制在1.7立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；
（2）将除渣剂加入到合金液中，精炼除气后，静置9分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在710-730℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.20-0.22个大气压之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述纳米改性剂是由纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锌按照质量比为1.8:1.3:1.1的比例混合制备得到。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾13份、氯化钠11份、氯化钙9份、氯化镁6.5份、氯化钡5.5份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述多元混合气体是由氧气、氮气、二氧化碳按照1:5.5:0.45的比例混合得到。
实施例3
一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，铝合金各元素成分所占质量百分比为：锰占1.0%、铜占0.95%、锌占0.60%、镁占0.45%、硅占0.45%、镍占0.82%、铁占0.50%、锡占0.30%、铬占0.52%、钛占0.30%、纳米改性剂占0.20%、钴占0.15%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，包括以下步骤：
（1）将铝锭熔化后，温度调整至750℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入纳米改性剂，熔炼温度升高至750-760℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为30分钟，流量控制在1.8立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；
（2）将除渣剂加入到合金液中，精炼除气后，静置10分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在710-730℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.20-0.22个大气压之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述纳米改性剂是由纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锌按照质量比为2.0:1.4:1.3的比例混合制备得到。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾14份、氯化钠12份、氯化钙10份、氯化镁7份、氯化钡6份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述多元混合气体是由氧气、氮气、二氧化碳按照1:6:0.5的比例混合得到。

Claims (4)

1.一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，其特征在于，铝合金各元素成分所占质量百分比为：锰占0.9-1.0%、铜占0.85-0.95%、锌占0.45-0.60%、镁占0.35-0.45%、硅占0.35-0.45%、镍占0.78-0.82%、铁占0.45-0.50%、锡占0.25-0.30%、铬占0.48-0.52%、钛占0.28-0.30%、纳米改性剂占0.15-0.20%、钴占0.10-0.15%、剩余为纯铝和不可避免的杂质，包括以下步骤：
（1）将铝锭熔化后，温度调整至730-750℃，依次加入镁、锌、铜，待镁、锌、铜全部熔化后，加入纳米改性剂，熔炼温度升高至750-760℃范围，加入剩余成分，并通入多元混合气体进行精炼，通气时间为20-30分钟，流量控制在1.6-1.8立方米/分钟，压力控制在0.15-0.16atm范围，精炼中使用电磁搅拌器进行均匀化搅拌；
（2）将除渣剂加入到合金液中，精炼除气后，静置8-10分钟进行除渣铸造，铝合金的出炉温度控制在710-730℃范围，控制铸造速度在100-110毫米/分钟范围，水压控制在0.20-0.22个大气压之间。
2.如权利要求1所述一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，其特征在于，步骤（1）中所述纳米改性剂是由纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化锌按照质量比为1.5-2.0:1.2-1.4:1.0-1.3的比例混合制备得到。
3.如权利要求1所述一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，其特征在于，步骤（1）中所述的除渣剂按照重量份计由以下成分制成：氯化钾12-14份、氯化钠10-12份、氯化钙8-10份、氯化镁6-7份、氯化钡5-6份。
4.如权利要求1所述一种抗冲击性强的汽车车轮专用铝合金材质，其特征在于，步骤（1）中所述多元混合气体是由氧气、氮气、二氧化碳按照1:5-6:0.4-0.5的比例混合得到。
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