CN108441719A - 汽车轮毂用铝合金铸棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车轮毂用铝合金铸棒及其制备方法，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：Si0.3～1.5％、Mn0.06～0.1％、Mg0.8～1.5％、Zn0.2～0.5％、Ti0.3～0.6％、Be0.04～0.06％、Zr0.03～0.1％、Er0.03～0.1％、Ce0.01～0.05％，B0.2～0.6％、Cr0.08～0.1％、Nd0.02～0.06％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。本发明的铝合金铸棒，加入了Er、Zr、Ce等元素可对铝合金组织起到变质和细化作用，利用该铸棒来生产铝合金轮毂，所得铝合金轮毂的抗拉强度、屈服强度和延伸率均有较大提高，且具有优良的冲击韧性和抗腐蚀性。

Description

汽车轮毂用铝合金铸棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金铸棒加工技术领域，尤其涉及一种汽车轮毂用铝合金铸棒及其制备方法。
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密切相关，铝合金轮毂因具有美观、重量轻、价格低、散热性好、易于成型、减震性能好等优点，而被广泛应用于目前的汽车工业中，但是，铝合金轮毂的硬度较钢轮毂小，力学性能比钢轮毂差，改善力学性能的一个重要关注点就在于铝合金材料的改进。
铝合金材料的好坏是影响轮毂质量好坏的一个重大因素，普通铸造轮毂目前普遍采用的是A356铝材，且生产铝合金轮毂时是一次性铸造成型，没有进行再加工，金属的内部组织结构没有发生变化，存在机械性能较低的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种汽车轮毂用铝合金铸棒及其制备方法，对铝合金轮毂采用的铝合金材料进行了变质和细化处理，为提高铝合金轮毂的机械性能提供了保证。
为实现上述目的，本发明提出的汽车轮毂用铝合金铸棒，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si0.3～1.5％、Mn0.06～0.1％、Mg0.8～1.5％、Zn0.2～0.5％、Ti0.3～0.6％、Be0.04～0.06％、Zr0.03～0.1％、Er0.03～0.1％、Ce0.01～0.05％，B0.2～0.6％、 Cr0.08～0.1％、Nd0.02～0.06％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
优选地，所述铝合金铸棒还包括：Fe、Mo以及Cu中的一种或者多种
优选地，所述铝合金铸棒包括Fe0.01～0.08％、Mo0.05～0.2％以及Cu0.02～0.06％。
优选地，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si0.9％、Mn0.08％、Mg1.0％、Zn0.3％、Ti0.4％、Be0.05％、Zr0.06％、 Er0.06％、Ce0.04％，B0.4％、Cr0.08％、Nd0.03％、Fe0.04％、Mo0.1％以及 Cu0.03％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
优选地，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si1.0％、Mn0.06％、Mg0.8％、Zn0.3％、Ti0.4％、Be0.05％、Zr0.1％、 Er0.03％、Ce0.01％，B0.2％、Cr0.08％、Nd0.02％、Fe0.02％、Mo0.06％以及Cu0.04％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
优选地，在所述汽车轮毂用铝合金铸棒中，其他金属元素杂质单一含量≤0.02％，所有金属元素杂质含量总和≤0.2％。
本发明还提出一种汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，所述的汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，包括以下步骤：配料——熔炼——搅拌——合金化——精炼——静置——铸造——均匀化。
优选地，所述配料步骤为：采用牌号为A199.70的重熔铝锭、Mg99.80的原生镁锭、Si95F的速熔硅、牌号为75Mn的锰剂；溶体的细化处理采用φ 9.5mmAl-5T-B以线状在线加入。
优选地，所述熔炼步骤为：
将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其它合金成分，继续升温至740℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液。
所述精炼的步骤为：将铝合金熔液的温度调整至730℃，喷入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750℃，通入氩气进行除气精炼。
所述铸造的步骤为：将经静置处理后的铝合金熔液通过热顶式铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在60mm/min，冷却水水压控制在 0.15MPa，铝合金熔液的温度保持在730℃。
优选地，所述均匀化的参数为：铸棒规格为φ90～240mm，设定温度为 580℃，保温时间为6h，冷却方式为雾冷。
本发明的铝合金铸棒，在铸造的过程中加入了Er、Zr、Ce元素，并辅以Si、Mn、Mg等其他元素的协同作用，可对铝合金组织起到变质和细化作用，从而获得晶粒更细且分布更均匀的铝合金铸棒，利用上述铸棒来生产铝合金轮毂，所得铝合金轮毂的抗拉强度、屈服强度和延伸率均有较大提高，且具有优良的冲击韧性和抗腐蚀性，安全性好，经久耐用。
具体实施方式
本发明提出一种汽车轮毂用铝合金铸棒。
实施例1：
所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si0.9％、Mn0.08％、Mg1.0％、Zn0.3％、Ti0.4％、Be0.05％、Zr0.06％、 Er0.06％、Ce0.04％，B0.4％、Cr0.08％、Nd0.03％、Fe0.04％、Mo0.1％以及 Cu0.03％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
合金中Mn的作用：能够提高再结晶温度。型材MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用，对提高拉伸效率效果明显，Mn具有降低和消除晶间腐蚀倾向。
合金中Fe的作用，合金中含有少量的Fe时对力学性能没有坏影响，但Fe 能使制品表面阳极化处理后表面色泽变坏。在合金中杂质Fe形成金属件化合物消耗Si，当S无过剩时产生粗大的FeAl6相在挤压时影响型材表面质量，在阳极氧化时使阳极氧化膜模糊、不透明。由于Fe是原铝锭中的正常杂质，基于目前的技术状态还不能保证熔炼过程中不发生增Fe的现象，因此从生产成本角度考虑，合金中Fe不超过0.1％。
合金中Cu的作用：合金中加入Cu能形成CuAl2，增加热处理强化效果。但加入Cu后合金抗腐蚀性能大大下降，成本明显增加。Si、Mg加入形成Mg2Si 可起到力学性能强化作用。
合金中Cr的作用：Cr在合金中含量超过0.1％时，挤压表面毛刺缺陷严重，需要严格控制Cr在合金中的存在量。
合金中Ti的作用：Ti的加入可以减少铸锭的柱状晶组织，改善铸造性能，细化制品的晶粒，但Ti含量过高时，会影响阳极氧化表面处理质量，故应控制其在适当范围。
合金中Zn的作用：Zn是合金中的杂质元素，对合金的性能影响不大，所以加入量不宜过多。
合金中Be的作用：适当Be的加入，可以加速合金中时效进程并提高时效硬度。
合金中Zr的作用：Zr加入时铝合金会形成细小弥散的Al3Ze弥散相，一直合金的再结晶和晶粒长大。
合金中Er的作用：在铝合金中加入Er可细化晶粒。
合金中B的作用：在铝合金中加入B可提高合金强度。
合金中Nd的作用：在铝合金中加入Nd可提高合金的抗拉强度。
合金中Ce的作用：在铝合金中加入Ce可提高材料的强度和塑性。
进一步地，在所述汽车轮毂用铝合金铸棒中，其他金属元素杂质单一含量≤0.02％，所有金属元素杂质含量综合≤0.2％。
上述汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法包括如下步骤：
配料——熔炼——搅拌——合金化——精炼——静置——铸造——均匀化。
其中，所述配料步骤为：采用牌号为A199.70的重熔铝锭、Mg99.80的原生镁锭、Si95F的速熔硅、牌号为75Mn的锰剂；溶体的细化处理采用φ 9.5mmAl-5T-B以线状在线加入。
进一步地，所述熔炼步骤为：
将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其它合金成分，继续升温至740℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液。
所述精炼的步骤为：将铝合金熔液的温度调整至730℃，喷入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750℃，通入氩气进行除气精炼。
所述铸造的步骤为：将经静置处理后的铝合金熔液通过热顶式铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在60mm/min，冷却水水压控制在 0.15MPa，铝合金熔液的温度保持在730℃。
所述均匀化的参数为：铸棒规格为φ90～240mm，设定温度为580℃，保温时间为6h，冷却方式为雾冷。
采用上述铝合金铸棒，通过常规的低压铸造法制造铝合金轮毂，所获得的铝合金轮毂成品，在室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度为380MPa，屈服强度为300MPa，延伸率为15.2％。
实施例2：
Si1.0％、Mn0.06％、Mg0.8％、Zn0.3％、Ti0.4％、Be0.05％、Zr0.1％、Er0.03％、Ce0.01％，B0.2％、Cr0.08％、Nd0.02％、Fe0.02％、Mo0.06％以及Cu0.04％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
上述汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法包括如下步骤：
配料——熔炼——搅拌——合金化——精炼——静置——铸造——均匀化。
其中，所述配料步骤为：采用牌号为A199.70的重熔铝锭、Mg99.80的原生镁锭、Si95F的速熔硅、牌号为75Mn的锰剂；溶体的细化处理采用φ 9.5mmAl-5T-B以线状在线加入。
进一步地，所述熔炼步骤为：
将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其它合金成分，继续升温至740℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液。
所述精炼的步骤为：将铝合金熔液的温度调整至730℃，喷入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750℃，通入氩气进行除气精炼。
所述铸造的步骤为：将经静置处理后的铝合金熔液通过热顶式铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在60mm/min，冷却水水压控制在 0.15MPa，铝合金熔液的温度保持在730℃。
所述均匀化的参数为：铸棒规格为φ90～240mm，设定温度为580℃，保温时间为6h，冷却方式为雾冷。
采用上述铝合金铸棒，通过常规的低压铸造法制造铝合金轮毂，所获得的铝合金轮毂成品，在室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度为368MPa，屈服强度为278MPa，延伸率为14.8％。
实施例3：
Si1.5％、Mn0.1％、Mg1.5％、Zn0.5％、Ti0.6％、Be0.06％、Zr0.1％、 Er0.1％、Ce0.05％，B0.6％、Cr0.1％、Nd0.06％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
上述汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法包括如下步骤：
配料——熔炼——搅拌——合金化——精炼——静置——铸造——均匀化。
其中，所述配料步骤为：采用牌号为A199.70的重熔铝锭、Mg99.80的原生镁锭、Si95F的速熔硅、牌号为75Mn的锰剂；溶体的细化处理采用φ 9.5mmAl-5T-B以线状在线加入。
进一步地，所述熔炼步骤为：
将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其它合金成分，继续升温至740℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液。
所述精炼的步骤为：将铝合金熔液的温度调整至730℃，喷入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750℃，通入氩气进行除气精炼。
所述铸造的步骤为：将经静置处理后的铝合金熔液通过热顶式铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在60mm/min，冷却水水压控制在 0.15MPa，铝合金熔液的温度保持在730℃。
所述均匀化的参数为：铸棒规格为φ90～240mm，设定温度为580℃，保温时间为6h，冷却方式为雾冷。
采用上述铝合金铸棒，通过常规的低压铸造法制造铝合金轮毂，所获得的铝合金轮毂成品，在室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度为386MPa，屈服强度为283MPa，延伸率为14.2％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车轮毂用铝合金铸棒，其特征在于，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si0.3～1.5％、Mn0.06～0.1％、Mg0.8～1.5％、Zn0.2～0.5％、Ti0.3～0.6％、Be0.04～0.06％、Zr0.03～0.1％、Er0.03～0.1％、Ce0.01～0.05％，B0.2～0.6％、Cr0.08～0.1％、Nd0.02～0.06％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
2.如权利要求1所述的汽车轮毂用铝合金铸棒，其特征在于，所述铝合金铸棒还包括：Fe、Mo以及Cu中的一种或者多种。
3.如权利要求2所述的汽车轮毂用铝合金铸棒，其特征在于，所述铝合金铸棒包括Fe0.01～0.08％、Mo0.05～0.2％以及Cu0.02～0.06％。
4.如权利要求3所述的汽车轮毂用铝合金铸棒，其特征在于，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si0.9％、Mn0.08％、Mg1.0％、Zn0.3％、Ti0.4％、Be0.05％、Zr0.06％、Er0.06％、Ce0.04％，B0.4％、Cr0.08％、Nd0.03％、Fe0.04％、Mo0.1％以及Cu0.03％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
5.如权利要求3所述的汽车轮毂用铝合金铸棒，其特征在于，所述铝合金铸棒中各成分的质量百分比分别为：
Si1.0％、Mn0.06％、Mg0.8％、Zn0.3％、Ti0.4％、Be0.05％、Zr0.1％、Er0.03％、Ce0.01％，B0.2％、Cr0.08％、Nd0.02％、Fe0.02％、Mo0.06％以及Cu0.04％，其余部分包含Al和不可避免的金属及非金属的杂质元素。
6.如权利要求1～5任一项所述的汽车轮毂用铝合金铸棒，其特征在于，在所述汽车轮毂用铝合金铸棒中，其他金属元素杂质单一含量≤0.02％，所有金属元素杂质含量总和≤0.2％。
7.一种权利要求1～6所述的汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，其特征在于，所述的汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，包括以下步骤：配料——熔炼——搅拌——合金化——精炼——静置——铸造——均匀化。
8.如权利要求7所述的汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，其特征在于，所述配料步骤为：采用牌号为A199.70的重熔铝锭、Mg99.80的原生镁锭、Si95F的速熔硅、牌号为75Mn的锰剂；溶体的细化处理采用φ9.5mmAl-5T-B以线状在线加入。
9.如权利要求7所述的汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，其特征在于，所述熔炼步骤为：
将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其它合金成分，继续升温至740℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液。
所述精炼的步骤为：将铝合金熔液的温度调整至730℃，喷入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750℃，通入氩气进行除气精炼。
所述铸造的步骤为：将经静置处理后的铝合金熔液通过热顶式铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在60mm/min，冷却水水压控制在0.15MPa，铝合金熔液的温度保持在730℃。
10.如权利要求7所述的汽车轮毂用铝合金铸棒的制备方法，其特征在于，所述均匀化的参数为：铸棒规格为φ90～240mm，设定温度为580℃，保温时间为6h，冷却方式为雾冷。
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