CN112324892B - 含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法 - Google Patents

含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法 Download PDF

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Abstract

一种含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法，通过将真空压铸铝合金试棒置于箱式时效炉中，先以6‑8℃/s速率升温到120℃后保温20‑30min，然后继续以4‑6℃/s速率升温到240℃后保温20‑30min，在以3℃/s速率降温至210℃后保温3‑6小时，时效后空冷。对比相同铸造工艺下铸态试棒性能。本发明采用二次峰值时效，通过添加低成本混合稀土，在低温下进行短时人工时效，控制时间和温度，增强时效效果，力学性能得到显著提升，同时避免高速减速箱壳体采用高温固溶时表面出现鼓泡等缺陷现象。

Description

含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效 方法
技术领域
本发明涉及的是一种新能源汽车制造领域的技术，具体一种通过添加低成本混合镧-铈稀土，用于新能源高速减速箱用，真空度在50-100mbar的压铸铝合金二次峰值时效方法。
背景技术
传统减速箱壳体铸造一般采用重力铸造、砂型铸造等，内部往往存在气孔、缩松等缺陷，因此在高温固溶处理过程中，壳体表面会出现鼓泡、宏观变形，影响壳体性能。随着新能源汽车扭矩和转速的大大提高，整车对于高速减速箱壳体性能和轻量化提出更为严苛的要求。因此，有必要通过真空压铸减少铸件本身的内部缺陷，开发出一种适合真空压铸铸件热处理工艺来提升铝合金的性能。
现有的压铸铝合金缸体热处理工艺往往通过高温固溶、低温时效处理，使得气缸体的平均抗拉强度提升，但这些技术仍然无法避免高真空压铸气缸体件在高温固溶时内部缺陷组织，如气孔、缩孔的膨胀，无法满足气缸体件孔隙率的要求，以及表面出现鼓泡、薄壁处出现重熔的问题。而高速减速箱壳体对于孔隙率的要求非常严格，禁止出现鼓泡和重熔，因此通过固溶时效方法来提升高速减速箱壳体性能的方法很难满足图纸对于孔隙率要求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法，并通过添加低成本混合镧-铈稀土，优化合金成分和组织，利用稀土净化有害杂质元素、细化晶粒作用。通过低温下进行人工时效，控制时间和温度，达到二次峰值时效效果，使得力学性能显著提升，同时避免高速减速箱壳体在高温固溶时表面出现鼓泡、孔隙率不合格等缺陷现象。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过将真空压铸铝合金置于箱式时效炉中，先以6-8℃/s速率升温到120℃后保温20-30min，然后继续以4-6℃/s速率升温到240℃后保温20-30min，在以3℃/s速率降温至210℃后保温3-6小时，时效后空冷。
所述的真空压铸铝合金件材料为AlSi10Mg(Fe)，EN 1706。
技术效果
采用高斯分布进行数据拟合，获取置信度为99.75％状态下的AlSi10Mg(Fe)合金材料的力学性能统计数据。AlSi10Mg(Fe)合金试棒铸态下的抗拉强度均值为240MPa，屈服强度为140MPa，延伸率为1％；本发明热处理工艺处理下抗拉强度均值为312MPa，屈服强度均值为197MPa，延伸率均值为3.6％，试棒抗拉强度提升30％，屈服强度提升41％。二次峰值时效工艺显著提升铝合金的抗拉、屈服强度，从而有效降低壳体的质量。本发明工艺简单、时间适当，不涉及高温下的固溶时效，便于工业化大规模生产，能够广泛应用到真空压铸铝合金铸件，能够满足后续变速器以及新能源高速减速箱壳体中越来越严苛的服役性能要求。
附图说明
图1为本发明拉伸试棒示意图；
图2为本发明时效处理温度示意图。
具体实施方式
本实施例拉伸试棒满足GB/T 13822，如图1所示。铝合金原材料采用EN1706-ENAC-43400，AlSi10Mg(Fe)，控制Fe的质量分数≤0.65％，并添加质量分数≤0.1％的低成本镧-铈混合稀土。
所述的镧-铈混合稀土中：镧的质量分数为70％，铈的质量分数为30％。
AlSi10Mg(Fe)具体成分如表1所示。
真空压铸采用东洋V3-350T真空压铸机，真空度控制为50-100mbar，试棒出模后立即进行淬水，水温为60-75℃，尽可能保留最大过饱和固溶体。
表1AlSi10Mg(Fe)化学成分
Figure BDA0002156019640000021
随后将真空压铸铝合金试棒置于箱式时效炉中进行时效处理。先将高真空压铸铝合金试棒以6-8℃/s速率随炉升温到120℃后保温20-30min，然后继续以4-6℃/s速率升温到240℃后保温20-30min，再以3℃/s速率降温至210℃后保温3-6小时，时效后空冷。
所有拉伸试棒力学性能测试采用上海龙华WDW-100微型控制电子万能拉力试验机，吨位为100KN。测试铸态和本实施例热处理工艺试棒力学性能，采用高斯分布对100组数据进行拟合，获取置信度为99.75％状态下的力学性能统计数据并做对比，选取10例实测数据如表2所示。
表2真空压铸铝合金试棒力学性能热处理态数据
Figure BDA0002156019640000022
Figure BDA0002156019640000031
从表2中看出，本实施例二次峰值时效工艺处理后真空压铸铝合金试棒力学性能有了明显提升，抗拉强度均高于300MPa，屈服强度均高于185MPa，延伸率均高于3.5％。对100组数据进行高斯分布拟合，本发明热处理工艺处理下抗拉强度均值为312MPa，屈服强度均值为197MPa，延伸率均值为3.6％，试棒抗拉强度提升30％，屈服强度提升41％。
本实施例工艺中，添加的工业用低成本混合镧-铈稀土，具备精炼、净化铝液，细化组织，并和Si、Fe等共存于晶界处，形成Fe共晶组织，改善铝合金中Fe共晶组织的形态；在热处理峰值时效中，稀土元素可促使G.P.区快速析出，使得时效析出的第二相质点弥散分布在晶界处，起着钉扎位错，增大位错密度的作用；随着时效时间的延长，铝合金形成的G.P.区有序化，形成有序化相，此时有序化相依然和基体保持完全共格状态，拥有比G.P.区更大的畸变区，对位错的阻碍作用进一步增强，因而时效强度提高，时效峰提前，此时时效强化作用最大。随着后续保温时间的延长，有序化相将进一步转变成过渡相，共格关系被破坏，共格畸变区域减小，时效强化效果也逐渐减小。因此添加工业用低成本混合稀土，短时高温时效可以提升合金强度。相比铸态，本实施例热处理工艺的高速减速箱壳体的抗拉强度提升30％，屈服强度提升41％，大大提高力学性能，提升了高速减速箱壳体的耐用性和疲劳强度，为壳体轻量化提供了材料性能保证。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (3)

1.一种含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法，其特征在于，通过控制AlSi10Mg(Fe)中Fe含量以及添加镧-铈混合稀土，将真空压铸铝合金试棒置于箱式时效炉中，先以6-8℃/s速率升温到120℃后保温20-30min，然后继续以4-6℃/s速率升温到240℃后保温20-30min，在以3℃/s速率降温至210℃后保温3-6小时，时效后空冷；
所述的真空压铸铝合金试棒为EN 1706-ENAC-AlSi10Mg(Fe)。
2.根据权利要求1所述的含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法，其特征是，所述的AlSi10Mg(Fe)中Fe的质量分数≤0.65％，低成本混合稀土的质量分数≤0.1％；
所述的镧-铈混合稀土为低成本混合稀土，其中镧的质量分数为70％，铈的质量分数为30％。
3.根据权利要求1所述的含稀土铝硅合金高真空压铸高速减速箱壳体二次峰值时效方法，其特征是，所述的真空压铸，其真空度在50-100mbar。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003331858A (ja) * 2002-05-09 2003-11-21 Railway Technical Res Inst 燃料電池用セパレータとその製造方法及び燃料電池
CN103276261A (zh) * 2013-05-28 2013-09-04 江苏大学 一种高导电率铝合金的制备方法
CN108517446A (zh) * 2018-05-22 2018-09-11 华中科技大学 一种用于真空压铸的高韧性铝合金及其产品的制备方法
CN108546854A (zh) * 2018-04-28 2018-09-18 广州致远新材料科技有限公司 一种压铸铝合金材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003331858A (ja) * 2002-05-09 2003-11-21 Railway Technical Res Inst 燃料電池用セパレータとその製造方法及び燃料電池
CN103276261A (zh) * 2013-05-28 2013-09-04 江苏大学 一种高导电率铝合金的制备方法
CN108546854A (zh) * 2018-04-28 2018-09-18 广州致远新材料科技有限公司 一种压铸铝合金材料及其制备方法
CN108517446A (zh) * 2018-05-22 2018-09-11 华中科技大学 一种用于真空压铸的高韧性铝合金及其产品的制备方法

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