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
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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