CN1172014C - 一种汽车轮毂用铝合金新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车轮毂用铝合金新材料及其制备方法，该铝合金材料包括铝、硅、铈、镁、锶、钛、硼。其制备方法是：在熔炼炉中将纯铝、工业纯硅熔化，再依次加入已称好的铝稀土中间合金、铝钛硼中间合金，然后将金属液降温，浇铸成铸锭，最后再将铸锭重熔浇铸成毛坯。利用该铝合金新材料制备的汽车轮毂，具有良好耐磨性能和耐疲劳性能。

Description

一种汽车轮毂用铝合金新材料及其制备方法
本发明属金属材料领域，特别是涉及一种用于汽车车轮的铝合金新材料及其制备方法。
汽车对轮毂材料性能要求苛刻，如很高的旋转弯曲性能，很高的强度，优良的冲击韧性以及良好的耐磨性能和耐疲劳性能。目前，日本的高档轿车已大部分采用铝合金轮毂，西方发达国家的铝合金轮毂生产工艺已基本成熟，但对新的铝轮毂材料的研究仍方兴未艾。据特种铸造及有色合金(1994；(2)：27-29)报道，国内外已公开报道的铝轮毂合金牌号有：
日本：Ac4C，Ac4A，ADC3，DX30；
美国：A356；中国：ZL101A
其成分见表1。由表可知，尽管轮毂的合金牌号不同，但其基本成分相近。
A356合金是典型的亚共晶Al-Si-Mg系美国合金牌号，它通常在汽车、飞机工业作为结构件用材，具有良好的铸造性、韧性、抗腐蚀性和耐疲劳性能。
                        表1国内外铝轮毂合金化学成分
合金牌号                                                       化学成分，％
  Si   Mg   Fe   Cu   Mn   Zn   Ni     Ti   Pb     Sn   Cr Al
Ac4C   6.5-7.5   0.20-0.40   ＜0.2   ＜0.2   ＜0.1   ＜0.1   ＜0.05     ＜0.2   ＜0.05     ＜0.05   ＜0.05 余量
A356   6.5-7.5   0.25-0.45   ＜0.2   ＜0.2   ＜0.1   ＜0.1   ＜0.05     ＜0.2   ＜0.05     ＜0.05 余量
ZAlSi7Mg 6.5-7.5 0.25-0.45 ＜0.2 ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1 0.08-0.2 ＜0.03 ＜0.01 余量
上述铝轮毂合金材料含硅量低，需要添加铜、锰、锌、镍等元素；特别是上述材料需经热处理后才能达到工况要求：一般为T6处理，即淬火(535℃)以后再完全时效(250℃)。这种工艺方法不仅热处理成本高，而且易造成车轮变形而报废。
本发明的目的在于克服上述存在的问题，研制和开发了一种新的汽车轮毂用铝合金新材料及其制备方法。
本发明是通过以下方式实现的：一种汽车轮毂用铝合金新材料包括铝、硅、铈、镁、锶、钛、硼，各组分的质量百分比为：硅10-12％，铈0.03-0.08％，镁0.2-0.5％，锶0.02-0.04％，钛0.1-0.2％、硼0.1-0.2％，其余为铝。
汽车轮毂用铝合金新材料的制备，是通过以下步骤实现的：
(1)首先按纯铝85-90％、工业纯硅9.6-14.85％、铝稀土中间合金0.05-0.10％、铝钛硼中间合金0.1-0.3％的质量百分比称取原料；
(2)在熔炼炉中将纯铝、工业纯硅熔化至750-900℃，然后依次加入已称好的铝稀土中间合金、铝钛硼中间合金，迅速搅拌至混合均匀；
(3)将金属液降温，在720-750℃浇铸成铸锭；
(4)将铸锭在750-800℃重熔后浇铸成毛坯，经120-150℃人工时效2-8小时。
本发明制备的汽车轮毂可达到美国A356经T6处理后的力学性能。美国A356合金T6处理和本发明合金(AlSillwheel)120-150℃人工时效后的力学性能比较见表2：
表2 A356合金T6处理和AlSillwheel合金人工时效的力学性能
合金 A356 AlSillwheel
  Mpa   262   270     272   267
  延伸率％   6   7     6.2   7.2
下面给出本发明的一个最佳实施例：
1.首先按纯铝88.7％、工业纯硅11％、铝稀土中间合金0.10％、铝钛硼中间合金0.2％的质量百分比称取原料；
2.在熔炼炉中将纯铝、工业纯硅熔化至900℃，然后依次加入已称好的铝稀土中间合金、铝钛硼中间合金，迅速搅拌至混合均匀；
3.将金属液降温，在720℃浇铸成铸锭；
4.将铸锭在750℃重熔后浇铸成毛坯，经150℃人工时效5小时。
按照上述工艺得到一种最佳的轮毂材料，其化学成分(质量百分比)为：硅10％，铈0.05％，镁0.2％，锶0.04％，钛0.1％，硼0.1％，其余为铝；其力学性能为：抗拉强度270Mpa，延伸率7.2％。

Claims (1)

1.一种汽车轮毂用铝合金新材料，包括铝、硅、镁、钛，其特征是它还包括铈、锶、硼，各组分的质量百分比为：硅10-12％，铈0.03-0.08％，镁0.2-0.5％，锶0.02-0.04％，钛0.1-0.2％、硼0.1-0.2％，其余为铝。
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