CN113136511A - 一种轮毂用镁合金、轮毂及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂用镁合金，其化学元素质量百分比为：Al：4.5～9.5wt％，Mn：0.2～0.9wt％，Ca：0.2～1.9wt％，Zn：0.2～1.0wt％，0＜Fe≤0.007wt％，Ni≤0.007wt％，Cu≤0.007wt％，余量为Mg和其他不可避免的杂质；其中各化学元素还满足下列各项的至少其中之一：Mn/Fe>40；Ca/Al：0.03‑0.2；Fe+Ni+Cu≤150ppm。此外，本发明还公开了一种轮毂，其采用上述的轮毂用镁合金制得。另外，本发明还公开了一种上述的轮毂的制造方法，其包括步骤：(1)熔铸；(2)热处理；(3)锻造；(4)精加工和涂装。

Description

一种轮毂用镁合金、轮毂及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种合金材料、合金材料制得的制品及其制造方法，尤其涉及一种镁合金、镁合金制品及其制造方法。

背景技术

汽车轮毂是连接制动盘、轮盘和半轴的重要零部件，对汽车的质量和行驶安全发挥着重要的作用，目前比较主流的汽车轮毂材质主要采用钢制、铸造铝合金、锻造铝合金等材料。而随着科技发展以及人们对汽车越来越高的要求，对汽车轮毂在质量、性能、美观和节能减排等方面都提出了新的要求。镁合金作为一种最轻质的结构性金属材料，其密度为铝合金的2/3，仅为钢的1/4，因此，汽车轮毂使用镁合金制造可大幅降低簧的质量，提高汽车节能减排效果。

目前，常用的镁合金车轮主要采用铸造和锻造方式生产。

其中，铸造轮毂生产工艺简单，成本较低，材料的综合利用率较高，但现有技术中的轮毂的力学性能相对较低，其屈服强度为75-85MPa，抗拉强度为135-145MPa，经过T6热处理后，屈服强度可以达到120-135MPa，抗拉强度可以达到220-230MPa。而且在轮毂内部质量不易控制，容易出现疏松、夹杂、气孔等铸造缺陷，产品的合格率较低。为了提高铸造轮毂的力学性能，通常会在合金中添加稀土或其他强化元素。而锻造轮毂内部组织致密，产品合格率高，轮毂力学性能相对较高，但工艺流程较长，材料利用率低，成本相对较高。锻造镁合金轮毂一般选用AZ80合金。

此外，制约镁合金轮毂使用的另一问题是镁合金的耐腐蚀性相对较差，镁的平衡电位在金属中是很负的，其标准电极电位为-2.37V，比铁低约2V，比铝低0.7V左右，且腐蚀产物疏松多孔，容易导致腐蚀进一步加剧。常规耐蚀镁合金主要通过在镁合金中添加稀土类元素来提高合金的耐腐蚀性能。

对于镁合金轮毂，目前一般采用在镁合金表面进行涂镀保护处理来防止镁合金零部件的腐蚀。但镁合金轮毂在汽车行驶过程中，容易与路面石子等硬物磕碰，在轮毂表面产生很多刮痕，破坏零部件表面的涂镀保护层，从而使轮毂基体镁合金裸露在空气中进而导致车轮基体产生严重腐蚀，对镁合金轮毂零部件使用寿命和车辆安全产生不利影响。

基于此，期望获得一种轮毂用镁合金，其具有良好的耐腐蚀性能，很好地解决现有镁合金耐腐蚀性不足而影响其广泛使用的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种轮毂用镁合金，该轮毂用镁合金不需添加昂贵的稀土元素而使得该轮毂用镁合金具有良好的耐腐蚀性能，大幅降低镁基体的腐蚀效率，使得其可以在汽车上得到广泛应用。

为了实现上述目的，本发明提出了一种轮毂用镁合金，其化学元素质量百分比为：

Al：4.5～9.5wt％，

Mn：0.2～0.9wt％，

Ca：0.2～1.9wt％，

Zn：0.2～1.0wt％，

0＜Fe≤0.007wt％，

Ni≤0.007wt％，

Cu≤0.007wt％，

余量为Mg和其他不可避免的杂质；

其中各化学元素还满足下列各项的至少其中之一：

Mn/Fe>40；

Ca/Al：0.03-0.2；

Fe+Ni+Cu≤150ppm。

在本发明所述的轮毂用镁合金中，各化学元素的设计原理如下所述：

Al：在本发明所述的轮毂用镁合金中，Al是镁合金最常用的合金元素，Al可以与镁形成有限固溶体，在提高压铸镁合金的合金强度和硬度的同时可改善铸造性能。此外，Al还可以通过热处理产生时效强化，同时Al可以扩宽凝固区，改善铸造性能，特别是提高镁合金的流动性能，优化可铸造性能。但是Al元素的质量百分比过高时，合金应力腐蚀倾向加剧，脆性提高，不利于镁合金轮毂锻造，因此，在本发明所述的轮毂用镁合金中，对Al的质量百分比控制在4.5～9.5wt％。

Mn：在本发明所述的轮毂用镁合金中，镁合金中Mn元素对抗拉强度几乎没有影响，但可稍微提高屈服强度。对于本发明所述的轮毂用镁合金而言，由于合金制备过程中存在Fe元素杂质，而Fe元素杂质是造成镁合金耐蚀性差的主要原因，因此添加Mn元素，通过适当的Mn/Fe元素比例来形成Fe-Mn金属间化合物来改善镁合金耐蚀性能。因此，在本发明所述的轮毂用镁合金中，可以控制添加质量百分比为0.2～0.9wt％的Mn元素，以确保轮毂用镁合金的耐腐蚀性能显著增加。也可以通过确保Mn/Fe的质量百分比>40，以确保本案的轮毂用镁合金的耐腐蚀性能显著增加。

Ca：Ca是碱土元素中的一种，在镁中能产生晶粒细化作用，也可抑制熔融镁的氧化，还具有阻燃效果，可提高合金熔体的着火温度，并且能改善合金的蠕变性能。Ca元素可以与镁中Mg、Al元素形成Mg₂Ca、Al₂Ca相。通过本案发明人研究发现，采用适量的Al/Ca元素配比进行合金组织调控，在镁合金中形成不连续分布的片层状Al₂Ca相，并控制镁合金热变形加工过程，可以把片层状Al2Ca相破碎，在镁合金中形成细小弥散的Al₂Ca相析出物，从而可以抑制镁合金的进一步腐蚀，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。但过量的Ca元素会使镁合金产生热裂倾向，从而影响镁合金铸锭的铸造和镁合金轮毂的锻造性能。因此,在本发明所述的轮毂用镁合金中控制Ca的质量百分比在0.2～1.9wt％，同时还可以控制Al、Ca元素的质量百分比Ca/Al：0.03-0.2。

Zn：Zn是除Al以外的非常有效的合金化元素，具有固溶强化和时效强化的双重作用，当Zn的质量百分比含量过高后，镁合金的热脆性明显增加，对镁合金轮毂的锻造变形不利。因此，在本发明所述的技术方案中Zn质量百分比控制在0.2～1.0wt％。

Fe：在本发明所述的技术方案中，Fe是影响镁合金耐腐蚀性能的元素，其会显著降低镁合金轮毂的耐腐蚀性能，因此，在本发明所述的轮毂用镁合金中控制Fe元素质量百分比为0＜Fe≤0.007wt％。

Ni：Ni在本发明所述的技术方案中也同样是影响镁合金耐腐蚀性能的元素，其会显著降低镁合金轮毂的耐腐蚀性能。因此，在本发明所述的轮毂用镁合金中控制Ni的质量百分比为Ni≤0.007wt％。

Cu：在本发明所述的技术方案中，Cu也同样是影响镁合金耐腐蚀性能的元素，其会显著降低镁合金轮毂的耐腐蚀性能，因此，在本发明所述的轮毂用镁合金中控制Cu的质量百分比为Cu≤0.007wt％，

对于本发明所述的技术方案而言，本案发明人通过对合金元素的合理优化，并配合后续的工艺方法获得了一种具有优良耐腐蚀性能的轮毂用镁合金。

此外，本案发明人通过大量的实验研究发现多种合金元素组成在镁合金中的作用以及与合金成分相应的加工工艺对合金耐腐蚀性能的影响规律，并从中发现，在上述成分的轮毂用镁合金中，将镁合金中Mn和Fe控制在一定的比例，并在熔炼过程中控制金属液在适合的温度保温一定时间，可以促使合金中的Fe与Mn形成金属间化合物，从而降低合金中Fe元素对镁合金耐腐蚀性的不利影响。此外,控制合金中Fe、Ni、Cu杂质元素含量为Fe+Ni+Cu≤150ppm，也可以消除Fe、Ni以及Cu对镁合金耐腐蚀性的不利影响。

另外，在上述成分的轮毂用镁合金中添加一定比例的Al、Ca元素，除了可以固溶在基体组织中外，还会形成Al₂Ca相、β(即Mg₁₇Al₁₂)相以及AlMn相，通过后续工艺例如热处理及锻造工艺，可以在镁基体中消除β(Mg₁₇Al₁₂)相，同时将不连续分布的Al₂Ca片层状组织破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒，而块状AlMn相较硬脆，在锻造过程中难以完全破碎，因此，AlMn相呈粗大颗粒状。在腐蚀过程中细小弥散的Al₂Ca细小颗粒会阻碍镁基体深度腐蚀，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。

进一步地，在本发明所述的轮毂用镁合金中，其各化学元素的质量百分含量还满足下述各项的至少其中之一：

Al：6～8.5wt％，

Mn：0.2～0.6wt％，

Ca：0.3～1.5wt％，

Zn：0.2～0.7wt％，

Fe≤0.005wt％，

Ni≤0.005wt％，

Cu≤0.005wt％。

进一步地，在本发明所述的轮毂用镁合金中，其中各化学元素还满足下列各项的至少其中之一：

Mn/Fe>80；

Ca/Al：0.05-0.2；

Fe+Ni+Cu≤120ppm。

进一步地，在本发明所述的轮毂用镁合金中，还含有下列各化学元素的至少其中一种：0＜N≤0.01wt％，0＜Ti≤0.01wt％，0＜Nb≤0.01wt％，0＜V≤0.01wt％，0＜B≤0.01wt％，0＜Sn≤0.01wt％，0＜Zr≤0.01wt％，0＜Re≤0.01wt％。

进一步地，在本发明所述的轮毂用镁合金中，其微观组织包括镁基体以及细小弥散的Al₂Ca相和颗粒状AlMn相。

进一步地，在本发明所述的轮毂用镁合金中，Al₂Ca相的尺寸小于3um。

进一步地，在本发明所述的轮毂用镁合金中，其性能满足下述各项的至少其中一项：

(a)室温下的屈服强度≥130MPa，抗拉强度≥180MPa，延伸率≥6％；

(b)采用5wt％的NaCl中性盐雾腐蚀120h后，其腐蚀速率低于0.5mm/a。

更进一步地，在优选的实施方式中，本发明所述的轮毂用镁合金中的性能进一步可以满足下述各项的至少其中一项：

(a)室温下的屈服强度≥150MPa，抗拉强度≥210MPa，延伸率≥7％；

(b)采用5wt％的NaCl中性盐雾腐蚀120h后，其腐蚀速率低于0.3mm/a。

需要说明的是，采用5wt％的NaCl中性盐雾腐蚀120h可以按照ASTM B117或GB/T10125标准进行操作。

相应地，本发明的另一目的在于提供一种轮毂，该轮毂性综合性能良好，耐腐蚀性佳。

为了实现上述目的，本发明提出了一种轮毂，其采用上述的轮毂用镁合金制得。

此外，本发明的又一目的在于提供一种轮毂的制造方法，通过该制造方法可以获得耐腐蚀性佳的轮毂。

为了实现上述目的，本发明提出了上述的轮毂的制造方法，其包括步骤：

(1)熔铸：将加入的原料完全熔化，然后将温度降到700～730℃，搅拌除渣后，将温度降至660～690℃静置20-60min，使合金液中的Mn与Fe元素结合形成Fe-Mn金属间化合物沉积在合金液的底部；将底部沉积的Fe-Mn金属间化合物去除，采用半连续铸造或模具浇注的方式获得镁合金铸锭，所得到的镁合金铸锭的组织为在Mg基体上不连续分布片层状Al₂Ca组织、块状β(Mg₁₇Al₁₂)相和AlMn相；

(2)热处理；

(3)锻造；

(4)精加工和涂装。

在本发明所述的制造方法中，在步骤(1)中，熔铸时可以采用SF₆和CO₂混合气体，升温使纯镁完全熔化后，按照所需要的化学成分比例加入其他合金原料例如可以添加纯Al、Zn、Mg-Mn中间合金、Mg-Ca中间合金，直至所有原料完全熔化，降温至700～730℃后，搅拌除渣，随后将温度降至660～690℃静置20-60min，使合金液中的Mn与Fe元素结合形成Fe-Mn金属间化合物沉积在合金液的底部。通过保留炉内底部的残液，取出炉内上部的纯净合金液的方式可以将底部沉积的Fe-Mn金属间化合物去除，且获得了所需要的合金液。而将合金液通过半连续铸造或模具浇注的方式获得镁合金铸锭，所得到的镁合金铸锭的组织为在Mg基体上不连续分布片层状Al₂Ca组织、块状β(Mg₁₇Al₁₂)相和AlMn相。通过后续工艺例如热处理及锻造工艺，可以将镁合金铸锭的镁基体(即ɑ-Mg基体)中消除β(Mg₁₇Al₁₂)相，同时将不连续分布的Al₂Ca片层状组织破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒，而块状AlMn相较硬脆，在锻造过程中难以完全破碎，因此，AlMn相呈粗大颗粒状。在腐蚀过程中细小弥散的Al₂Ca细小颗粒会阻碍镁基体深度腐蚀，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。

在步骤(4)中，可以通过机械加工方式获得最终的轮毂外形，并对轮毂表面进行除油除锈以及电泳处理后，在轮毂表面喷漆，以获得最终的轮毂产品。

进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(2)中，将镁合金铸锭加热至热处理温度380-440℃，保温时间为12-30h，然后空冷，以使镁合金铸锭中的β(Mg₁₇Al₁₂)相固溶到基体中。

上述方案中，步骤(2)可以在惰性气体保护下进行，惰性气体可以采用SF₆和CO₂混合气体。

进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(2)中，控制加热速度≤5℃/min。

进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(3)中，将镁合金铸锭切割成圆坯，放入加热炉中进行加热保温，然后锻造成轮毂毛坯，在锻造过程中，铸锭中的片层状Al₂Ca组织破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒；其中，圆坯的外径尺寸与轮毂毛坯的外径尺寸之比为：1/1.6～1/2。

进一步地，在本发明所述的制造方法，在步骤(3)中，加热温度为400-440℃，保温时间为3-6h。

本发明所述的轮毂用镁合金、轮毂及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：

本发明所述的轮毂用镁合金不需添加昂贵的稀土元素而使得该轮毂用镁合金具有良好的耐腐蚀性能，大幅降低镁基体的腐蚀效率，使得其可以在汽车上得到广泛应用。

此外，本发明所述的轮毂力学性能优良，耐腐蚀性强。

另外，本发明所述的制造方法也同样具有上述的优点以及有益效果。

此外，公开号为CN104532093A，公开日为2015年4月22日，名称为“一种Mg-Ca-Al合金及制备方法”的中国专利文献公开了一种高Ca/Al比的Mg-Ca-Al合金及制备方法。发明人认为在该专利文献所公开的技术方案中，其设计了一种通过设定Ca＝4-12wt％，Al＝5-10wt％，余者为Mg或镁的固溶体，且Ca/Al质量比＝0.8-1.2；或Ca＝2-5wt％，Al＝2-5wt％，余者为Mg或镁的固溶体，且Ca/Al质量比＝1-1.2，通过直接水冷半连续铸造模或急冷铸造模进行铸造的方式，形成大量脆性高硬相Al₂Ca沿晶界连续析出的显微组织，而该技术方案采用挤压方式将Al₂Ca破碎成微米和亚微米的颗粒。发明人认为在该专利文献所公开的技术方案中，镁合金较高的Ca含量和Ca/Al比使大量脆性高硬相Al₂Ca沿晶界连续析出，割裂了镁基体，会使镁合金在铸造和锻造加工过程中产生非常严重的热裂问题，无法完成轮毂的锻造，而且，该合金中连续分布的Al₂Ca相难以通过锻造方式破碎成细小的颗粒。

而不同于该专利文献所公开的技术方案，本案所采用的合金成分为采用较低Ca含量，并且在控制了Al的质量百分比的同时，采用较低的Ca/Al比，将Ca/Al比控制在0.03-0.2。另外，本案限定了Fe、Ni、Cu的质量百分比，并且还对Mn/Fe的质量百分比进行了限定，从而降低了这些元素对镁合金的耐腐蚀性的不利影响。

且为了保证最终的锻造效果，本案通过合适的成份设计调控镁合金铸造后的组织为镁基体上不连续分布的片层状Al₂Ca组织、块状β(Mg₁₇Al₁₂)相和AlMn相混合组织，该微观组织与上述的专利文献有所不同。本案中镁基体上不连续分布的片层状Al₂Ca组织，易于通过合适的锻造工艺将Al₂Ca片层状组织破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒。

附图说明

图1示意性地显示了实施例1的轮毂用镁合金铸锭中的析出相。

图2示意性地显示了实施例1的轮毂用镁合金锻造后的析出相。

图3示意性地显示了实施例1的轮毂用镁合金在进行盐雾试验后的腐蚀界面。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的轮毂用镁合金、轮毂及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-6以及对比例1

实施例1-6的轮毂以及对比例1的对比轮毂采用以下步骤制得：

(1)熔铸：熔铸时可以采用SF₆和CO₂混合气体，升温使纯镁完全熔化后，按照表1所示的化学成分比例加入其他合金原料例如可以添加纯Al、Zn、Mg-Mn中间合金、Mg-Ca中间合金，直至所有原料完全熔化，然后将温度降到700～730℃，搅拌除渣后，将温度降至660～690℃静置20-60min，使合金液中的Mn与Fe元素结合形成Fe-Mn金属间化合物沉积在合金液的底部；将底部沉积的Fe-Mn金属间化合物去除，采用半连续铸造或模具浇注的方式获得镁合金铸锭，所得到的镁合金铸锭的组织为在Mg基体上不连续分布的片层状Al₂Ca组织、块状β(Mg₁₇Al₁₂)相和AlMn相混合组织。

(2)热处理：将镁合金铸锭加热至热处理温度380-440℃，控制加热速度≤5℃/min，保温时间为12-30h，然后空冷，以使镁合金铸锭中的β(Mg₁₇Al₁₂)相固溶到基体中。

(3)锻造：将镁合金铸锭切割成圆坯，放入加热炉中进行加热保温，加热温度为400-440℃，保温时间为3-6h，然后锻造成轮毂毛坯，在锻造过程中，铸锭中的不连续分布片层状Al₂Ca组织破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒；其中圆坯的外径尺寸与轮毂毛坯的外径尺寸之比为：1/1.6～1/2。

(4)精加工和涂装。

表1列出了实施例1-6的轮毂所采用的轮毂用镁合金以及对比例1的对比轮毂所采用的镁合金材料中所涉及的各化学元素的质量百分配比。

表1.(wt％，余量为Mg和其他不可避免的杂质)

表2列出了实施例1-6的轮毂以及对比例1的对比轮毂的具体工艺参数。

表2.

为了验证本案的实施效果，同时证明本案较之现有技术的优异效果，本案将实施例1-6的轮毂以及对比例1的对比轮毂进行了各项测试，其中，力学性能测试通过取样拉伸测试获得，耐腐蚀性能测试通过以下步骤进行：在轮毂表面取150mm×80mm×4mm的盐雾腐蚀试样，按照ASTM B117标准进行5wt％的NaCl盐雾腐蚀测试(试验室温度35℃，饱和桶温度47℃，腐蚀介质为5wt.％NaCl水溶液，pH＝6.5，测试样品测试面朝上，采用PVC挡板支撑，测试样品纵向呈20°夹角，测试时间为120h，采用连续喷雾方式，盐雾沉降量为1.5mL/(h·80cm2))。在120h中性盐雾试验结束后取出试验样品，剥离四边及背面硅橡胶，采用180g/L铬酸溶液完全去除表面腐蚀产物，吹干样品后称量质量记为M’，随后根据公式

(其中M为样品初始质量，量纲为g；M’为去除腐蚀产物吹干后样品的质量，量纲为g；S为样品腐蚀测试面积，量纲为cm²；T为腐蚀时间，量纲为h；D为样品密度，按1.8×10³kg/m³计算)计算得到镁合金轮毂的腐蚀速度R，腐蚀速度R量纲为mm/a。

表3列出了实施例1-6的轮毂以及对比例1的力学性能及耐腐蚀性能测试结果。

表3.

序号	室温下屈服强度(MPa)	室温下抗拉强度(MPa)	室温下伸长率(％)	腐蚀速度(mm/a)
					实施例1	178	270	10.5	0.23
实施例2	135	191	9.8	0.46
					实施例3	203	305	8.1	0.26
实施例4	196	288	9.2	0.17
					实施例5	230	310	7.1	0.28
实施例6	152	218	10.3	0.13
					对比例1	173	290	8.3	0.62

结合表1、表2和表3，本案各个实施例通过采用合适的成分设计，并配以相适的制造方法，使得最终各个轮毂镁合金制得的轮毂力学性能优良，其中，室温下屈服强度在135～230MPa，室温下抗拉强度在191～310MPa，室温下延伸率在7.1～10.5％。并且由于本案各实施例的轮毂中的所存在的细小Al₂Ca相在腐蚀过程中能够有效阻碍镁基体的进一步腐蚀，从而使镁合金轮毂的耐腐蚀性能明显由于对比例，也就是说本案的轮毂.可以在5％NaCl中性盐雾腐蚀120h后，其腐蚀速率低于0.5mm/a。

在一些优选的实施方式中，优化镁合金成分后制得的轮毂的力学性能可以为：室温下屈服强度在152～203MPa，室温下抗拉强度在218～305MPa，室温下延伸率在8.1～10.5％。并且腐蚀性能可以达到在5％NaCl中性盐雾腐蚀120h后，其腐蚀速率低于0.3mm/a。

图1示意性地显示了实施例1的轮毂用镁合金铸锭的析出相。

如图1所示，轮毂用镁合金的铸锭的组织为在Mg基体上不连续分布的片层状Al₂Ca组织1、块状β(Mg₁₇Al₁₂)相2和AlMn相3的混合组织。

图2示意性地显示了实施例1的轮毂用镁合金锻造后的析出相。

如图2所示，在本案实施例1中，轮毂用镁合金锻造后的析出相包括Al₂Ca细小颗粒4以及AlMn相5，其中，Al₂Ca细小颗粒4的尺寸≤3μm。

图3示意性地显示了实施例1的轮毂在进行盐雾试验后的腐蚀界面。

如图3所示，由于片层状Al₂Ca组织在步骤(3)中被破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒4，而在腐蚀过程中该细小弥散的Al₂Ca细小颗粒4会阻碍镁基体深度腐蚀，从而提高镁合金的耐腐蚀性能。而AlMn相5较硬脆，在锻造过程中难以完全破碎，因此，AlMn相5呈较大的颗粒状。

综上所述可以看出，本发明所述的轮毂用镁合金不需添加昂贵的稀土元素而使得该轮毂用镁合金具有良好的耐腐蚀性能，大幅降低镁基体的腐蚀效率，使得其可以在汽车上得到广泛应用。

此外，本发明所述的轮毂力学性能优良，耐腐蚀性强。

另外，本发明所述的制造方法也同样具有上述的优点以及有益效果。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种轮毂用镁合金，其特征在于，其化学元素质量百分比为：

Al：4.5～9.5wt％，

Mn：0.2～0.9wt％，

Ca：0.2～1.9wt％，

Zn：0.2～1.0wt％，

0＜Fe≤0.007wt％，

Ni≤0.007wt％，

Cu≤0.007wt％，

余量为Mg和其他不可避免的杂质；

其中各化学元素还满足下列各项的至少其中之一：

Mn/Fe>40；

Ca/Al：0.03-0.2；

Fe+Ni+Cu≤150ppm。

2.如权利要求1所述的轮毂用镁合金，其特征在于，其各化学元素的质量百分含量还满足下述各项的至少其中之一：

Al：6～8.5wt％，

Mn：0.2～0.6wt％，

Ca：0.3～1.5wt％，

Zn：0.2～0.7wt％，

0＜Fe≤0.005wt％，

Ni≤0.005wt％，

Cu≤0.005wt％。

3.如权利要求1或2所述的轮毂用镁合金，其特征在于，其中各化学元素还满足下列各项的至少其中之一：

Mn/Fe>80；

Ca/Al：0.05-0.2；

Fe+Ni+Cu≤120ppm。

4.如权利要求1所述的轮毂用镁合金，其特征在于，还含有下列各化学元素的至少其中一种：0＜N≤0.01wt％，0＜Ti≤0.01wt％，0＜Nb≤0.01wt％，0＜V≤0.01wt％，0＜B≤0.01wt％，0＜Sn≤0.01wt％，0＜Zr≤0.01wt％，0＜Re≤0.01wt％。

5.如权利要求1所述的轮毂用镁合金，其特征在于，其微观组织包括镁基体以及细小弥散的Al₂Ca相和颗粒状AlMn相。

6.如权利要求5所述的轮毂用镁合金，其特征在于，Al₂Ca相的尺寸小于3um。

7.如权利要求1所述的轮毂用镁合金，其特征在于，其性能满足下述各项的至少其中一项：

(a)室温下的屈服强度≥130MPa，抗拉强度≥180MPa，延伸率≥6％；

(b)采用5wt％的NaCl中性盐雾腐蚀120h后，其腐蚀速率低于0.5mm/a。

8.如权利要求2所述的轮毂用镁合金，其特征在于，其性能满足下述各项的至少其中一项：

(a)室温下的屈服强度≥150MPa，抗拉强度≥210MPa，延伸率≥7％；

(b)采用5wt％的NaCl中性盐雾腐蚀120h后，其腐蚀速率低于0.3mm/a。

9.一种轮毂，其采用如权利要求1-8中任意一项所述的轮毂用镁合金制得。

10.如权利要求9所述的轮毂的制造方法，其特征在于，其包括步骤：

(1)熔铸：将加入的原料完全熔化，然后将温度降到700～730℃，搅拌除渣后，将温度降至660～690℃静置20-60min，使合金液中的Mn与Fe元素结合形成Fe-Mn金属间化合物沉积在合金液的底部；将底部沉积的Fe-Mn金属间化合物去除，采用半连续铸造或模具浇注的方式获得镁合金铸锭，所得到的镁合金铸锭的组织为在Mg基体上不连续分布的片层状Al₂Ca组织、块状β(Mg₁₇Al₁₂)相和AlMn相混合组织；

(2)热处理；

(3)锻造；

(4)精加工和涂装。

11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，将镁合金铸锭加热至热处理温度380-440℃，保温时间为12-30h，然后空冷，以使镁合金铸锭中的β(Mg₁₇Al₁₂)相固溶到基体中。

12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制加热速度≤5℃/min。

13.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，将镁合金铸锭切割成圆坯，放入加热炉中进行加热保温，然后锻造成轮毂毛坯，在锻造过程中，铸锭中的片层状Al₂Ca组织破碎形成弥散分布的Al₂Ca细小颗粒；其中所述圆坯的外径尺寸与轮毂毛坯的外径尺寸之比为：1/1.6～1/2。

14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，加热温度为400-440℃，保温时间为3-6h。

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