CN108866391A - 一种摩托车轮毂用铝合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料研究产业技术领域，公开了一种摩托车轮毂用铝合金材料，对铝合金组分与性能进行深入研究，加大铬在铝合金中的用料，同时增加稀土元素，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素，含有高铬的铝合金材料，浇注成型后采用均匀化热处理，铸模凝固成型后得到的高性能铝合金，不仅能够极好的承受冲击载荷，还具有较好的抗热膨胀性，延长了摩托车轮毂的使用寿命，本发明有效解决了铝合金材料在轮毂上应用性不佳，提高了铝合金材料作为轮毂机械部件的使用寿命，能够实现延长机械使用寿命以及对铝合金材料性能深入研究的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。

Description

一种摩托车轮毂用铝合金材料
技术领域
本发明属于金属材料研究产业技术领域，具体涉及一种摩托车轮毂用铝合金材料。
背景技术
轮毂作为摩托车上的重要零部件，不仅需要优美的外观，对其性能也有很高的要求，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（一般采用铸造的工艺，例如铝合金轮毂一般采用低压铸造工艺生产）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（可以说没什么外观可言），重量较大（相同的轮毂钢材质要比铝合金材质重很多），惯性阻力大，散热性也比较差，而且非常容易生锈。铝合金材质轮毂正好可以弥补这样的问题，较轻的重量，惯性阻力小，制作精度高，在高速转动时的变形小，惯性阻力小，有利于提高摩托车的直线行驶性能，减轻轮胎滚动阻力，从而减少了油耗。铝合金材质的导热性能又比钢高出很多，散热性好，对于车辆的制动系，轮胎和制动系统的热衰减都能起到一定的作用。但是其承受冲击载荷性较低，硬度性能和强韧性方面处于劣势。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种摩托车轮毂用铝合金材料，对组织结构和力学性能的相关性进行分析，得到一种性能优异的轮毂用铝合金材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种摩托车轮毂用铝合金材料，按照质量百分比计有以下元素组成：硅占1.20-1.30%、铬占12.0-12.6%、镁占0.31-0.33%、钛占0.14-0.16%、锶占0.01-0.02%、铁占0.24-0.26%、锰占0.05-0.06%、铜占0.08-0.1%、锌占0.008-0.010%、钙占0.003-0.005%、镍占0.005-0.008%、稀土元素占0.04-0.06%，剩余为铝和不可避免的杂质；采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素；浇注成型后采用均匀化热处理：加热温度为560-570℃，保温2-3小时后，以40-50℃/分钟的速度降温至20-25℃。
作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体精炼技术为：铝合金在熔炼中，温度达到700-750℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为500-800立方厘米/分钟，通气时间为18-20分钟，其中氮气与氩气体积比为4-5:2.5-3.0。
作为对上述方案的进一步描述，铝合金加工淬火工艺为：风冷淬火2-3小时，260-280℃时效3-4小时。
作为对上述方案的进一步描述，所述的稀土元素包括铼、锶、镨、锆，添加的摩尔比依次为1.8-2.0：1.5-1.7：1.3-1.4：1.0-1.2。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金中，硅和铬含量优选为：硅占1.25-1.28%之间、铬占12.2-12.4%之间。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有铝合金材料在轮毂上应用性不佳的问题，本发明提供了一种摩托车轮毂用铝合金材料，对铝合金组分与性能进行深入研究，加大铬在铝合金中的用料，同时增加稀土元素，采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素，含有高铬的铝合金材料，浇注成型后采用均匀化热处理，铸模凝固成型后得到的高性能铝合金，不仅能够极好的承受冲击载荷，还具有较好的抗热膨胀性，延长了摩托车轮毂的使用寿命，本发明有效解决了铝合金材料在轮毂上应用性不佳，提高了铝合金材料作为轮毂机械部件的使用寿命，能够实现延长机械使用寿命以及对铝合金材料性能深入研究的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种摩托车轮毂用铝合金材料，按照质量百分比计有以下元素组成：硅占1.20%、铬占12.0%、镁占0.31%、钛占0.14%、锶占0.01%、铁占0.24%、锰占0.05%、铜占0.08%、锌占0.008%、钙占0.003%、镍占0.005%、稀土元素占0.04%，剩余为铝和不可避免的杂质；采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素；浇注成型后采用均匀化热处理：加热温度为560℃，保温2小时后，以40℃/分钟的速度降温至20℃。
作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体精炼技术为：铝合金在熔炼中，温度达到700℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为500立方厘米/分钟，通气时间为18分钟，其中氮气与氩气体积比为4:2.5。
作为对上述方案的进一步描述，铝合金加工淬火工艺为：风冷淬火2小时，260℃时效3小时。
作为对上述方案的进一步描述，所述的稀土元素包括铼、锶、镨、锆，添加的摩尔比依次为1.8：1.5：1.3：1.0。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金中，硅和铬含量优选为：硅占1.25-1.28%之间、铬占12.2-12.4%之间。
实施例2
一种摩托车轮毂用铝合金材料，按照质量百分比计有以下元素组成：硅占1.25%、铬占12.3%、镁占0.32%、钛占0.15%、锶占0.015%、铁占0.25%、锰占0.055%、铜占0.09%、锌占0.009%、钙占0.004%、镍占0.006%、稀土元素占0.05%，剩余为铝和不可避免的杂质；采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素；浇注成型后采用均匀化热处理：加热温度为565℃，保温2.5小时后，以45℃/分钟的速度降温至22℃。
作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体精炼技术为：铝合金在熔炼中，温度达到720℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为600立方厘米/分钟，通气时间为19分钟，其中氮气与氩气体积比为4.5:2.8。
作为对上述方案的进一步描述，铝合金加工淬火工艺为：风冷淬火2.5小时，270℃时效3.5小时。
作为对上述方案的进一步描述，所述的稀土元素包括铼、锶、镨、锆，添加的摩尔比依次为1.9：1.6：1.35：1.1。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金中，硅和铬含量优选为：硅占1.25-1.28%之间、铬占12.2-12.4%之间。
实施例3
一种摩托车轮毂用铝合金材料，按照质量百分比计有以下元素组成：硅占1.30%、铬占12.6%、镁占0.33%、钛占0.16%、锶占0.02%、铁占0.26%、锰占0.06%、铜占0.1%、锌占0.010%、钙占-0.005%、镍占0.008%、稀土元素占0.06%，剩余为铝和不可避免的杂质；采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素；浇注成型后采用均匀化热处理：加热温度为570℃，保温3小时后，以50℃/分钟的速度降温至25℃。
作为对上述方案的进一步描述，所述多元混合气体精炼技术为：铝合金在熔炼中，温度达到750℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为800立方厘米/分钟，通气时间为20分钟，其中氮气与氩气体积比为5:3.0。
作为对上述方案的进一步描述，铝合金加工淬火工艺为：风冷淬火3小时，280℃时效4小时。
作为对上述方案的进一步描述，所述的稀土元素包括铼、锶、镨、锆，添加的摩尔比依次为2.0：1.7：1.4：1.2。
作为对上述方案的进一步描述，所述铝合金中，硅和铬含量优选为：硅占1.25-1.28%之间、铬占12.2-12.4%之间。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，所述铝合金中，硅和铬含量优选为：硅占0.35-0.45%之间，铬占0.70-0.90%之间，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，所述铝合金中，省略所述稀土元素的添加，使用单一锆元素替代，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，铝合金在熔炼中，省略多元混合气体的添加，使用等量的氮气代替，其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，省略浇注成型后采用均匀化热处理过程，其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，所述浇注成型后采用均匀化热处理过程改变为：加热温度为510℃，保温5小时后，以30℃/分钟的速度降温至25℃，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法制备摩托车轮毂用铝合金材料，以镁-铝合金作为对照组，分别使用按照各组方法加工制备得到铝合金锭，进一步加工制造成尺寸为60mm×40mm×15mm的铝合金试样板，试验中保持无关变量一致，对铝合金试样性能进行测试，进行结果统计分析，结果如下表所示：
（铝合金拉伸实验测试均可依据GB/T228-2010进行测试；铝合金冲击实验测试均可依据GB/T229-2007进行测试）
本发明有效解决了铝合金材料在轮毂上应用性不佳，提高了铝合金材料作为轮毂机械部件的使用寿命，能够实现延长机械使用寿命以及对铝合金材料性能深入研究的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。

Claims (5)

1.一种摩托车轮毂用铝合金材料，其特征在于，按照质量百分比计有以下元素组成：硅占1.20-1.30%、铬占12.0-12.6%、镁占0.31-0.33%、钛占0.14-0.16%、锶占0.01-0.02%、铁占0.24-0.26%、锰占0.05-0.06%、铜占0.08-0.1%、锌占0.008-0.010%、钙占0.003-0.005%、镍占0.005-0.008%、稀土元素占0.04-0.06%，剩余为铝和不可避免的杂质；采用多元混合气体精炼技术进行熔炼，在通入混合气体前加入稀土元素，稀土元素熔炼后添加铬元素；浇注成型后采用均匀化热处理：加热温度为560-570℃，保温2-3小时后，以40-50℃/分钟的速度降温至20-25℃。
2.如权利要求1所述一种摩托车轮毂用铝合金材料，其特征在于，所述多元混合气体精炼技术为：铝合金在熔炼中，温度达到700-750℃后，通入氮气与氩气的混合气体，气体流量为500-800立方厘米/分钟，通气时间为18-20分钟，其中氮气与氩气体积比为4-5:2.5-3.0。
3.如权利要求1所述一种摩托车轮毂用铝合金材料，其特征在于，铝合金加工淬火工艺为：风冷淬火2-3小时，260-280℃时效3-4小时。
4.如权利要求1所述一种摩托车轮毂用铝合金材料，其特征在于，所述的稀土元素包括铼、锶、镨、锆，添加的摩尔比依次为1.8-2.0：1.5-1.7：1.3-1.4：1.0-1.2。
5.如权利要求1所述一种摩托车轮毂用铝合金材料，其特征在于，所述铝合金中，硅和铬含量优选为：硅占1.25-1.28%之间、铬占12.2-12.4%之间。
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