一種輪轂用高鎂鋁合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種輪轂用高鎂鋁合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：鎂12-15、硅3.2-3.5、鈣0.2-0.5、鉬0.12-0.17、銅0.1-0.15、錳0.04-0.06、鈦0.2-0.25、鎳0.04-0.06、鍶0.12-0.15、Ta0.12-0.16、余量為鋁。本發(fā)明高鎂鋁合金具有質(zhì)輕、耐腐蝕的特點，又添加了鈦、鍶、鎳等元素，細(xì)化了晶粒，增加了合金強(qiáng)度和耐磨性，合金品質(zhì)更為穩(wěn)定均一。該鋁合金用于制作輪轂，鑄造和鍛造性能好，導(dǎo)熱性好，質(zhì)量輕，節(jié)約了燃油成本。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，成品率高。
【專利說明】一種輪轂用高鎂鋁合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金材料領(lǐng)域，尤其涉及一種輪轂用高鎂鋁合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車輪的品質(zhì)和可靠性好壞不僅與車輛的安全密切相關(guān)，而且與汽車在行駛中的平穩(wěn)性、舒適性、安全操作有著密切關(guān)系。因而要求車輪的尺寸和形狀精度高，動平衡好，疲勞強(qiáng)度高、散熱性能好、剛性和彈性好。隨著汽車的發(fā)展，汽車的檔次越來越好，汽車速度越來越快,而且個性化要求也越來越高,所以對汽車輪轂的要求也越來越高。
[0003]我國汽車中廣泛使用的是普通鋁輪轂，是以模具鑄造而成的一個整體，產(chǎn)品的形狀單一，要更改輪子的參數(shù)及形狀必須更改模具；且普通鑄造輪轂采用的是A356-2鋁材，A356-2鋁材，其牢固性和散熱性也比較差，同時質(zhì)量還比較重。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了一種三片式鋁合金鍛造輪轂，所謂三片式輪轂，是將輪轂分解成前片、中片和后片，然后再將之組合成一個完整的輪轂，但其又可以滿足所有輪轂的基本參數(shù) 。這種輪轂無論從強(qiáng)度、質(zhì)量、散熱性及外形上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通鑄造輪轂。
[0005]上述三片式鋁合金鍛造輪轂常采用6系列(鋁鎂硅)合金材料生產(chǎn)，但是由于6系列(鋁鎂硅)合金材料本身的延展性還不夠，使得生產(chǎn)后的三片式鋁合金鍛造輪轂的伸縮性及自動疲勞恢復(fù)功能還達(dá)不到要求。
[0006]我國輪轂用鋁合金還存在一些問題，如強(qiáng)度不夠、重量大、加工性能差、散熱性差、變質(zhì)處理效果有限、鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定等等問題，需要進(jìn)一步提高輪轂鋁合金的綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種輪轂用高鎂鋁合金材料及其制備方法，該鋁合金材料具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種輪轂用高鎂鋁合金材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:鎂 12-15、硅 3.2-3.5、鈣 0.2-0.5、鑰 0.12-0.17、銅 0.1-0.15、錳 0.04-0.06、鈦 0.2-0.25、鎳 0.04-0.06、鍶 0.12-0.15、Ta0.12-0.16、余量為鋁。
[0009]所述的輪轂用高鎂鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)備純鋁錠與廢鋁按1:0.4-0.7比例作為鋁基質(zhì)來源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)鎂、Ta、銅；(2 )硅、錳；(3 )鈦、鍶；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0010]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230-240°C /小時速率升溫至400_420°C，保溫30-40分鐘，再以230-240°C /小時速率升溫至530_540°C，保溫6_7小時；用70_90°C清水冷卻至80-100°C，再自然冷卻至室溫；再以200-220°C /小時速率升溫至140_150°C，保溫3-4小時，取出空冷即得。
[0011]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:鋁粉10-12、二氧化硅8-12、凹凸棒土8-12、鉀長石粉5-8、鋁釩土 3-4、麥飯石3-4、剛玉粉3_4、氮化鋁5_6、樹木灰燼1_2、偏硅酸鈉2-3、氟化鈣3-5 ;其制備方法是將二氧化硅、凹凸棒土、鉀長石粉、麥飯石、鋁釩土、樹木灰燼混合，加熱至1600-1800°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復(fù)用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0012]本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明高鎂鋁合金具有質(zhì)輕、耐腐蝕的特點，又添加了鈦、鍶、鎳等元素，細(xì)化了晶粒，增加了合金強(qiáng)度和耐磨性；通過合理控制鑄后處理溫度，分批投放合金元素，使得合金結(jié)晶均勻，強(qiáng)度高，使用部分廢鋁為原料，使合金品質(zhì)更為穩(wěn)定均一。該鋁合金用于制作輪轂，鑄造和鍛造性能好，導(dǎo)熱性好，質(zhì)量輕，節(jié)約了燃油成本。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，成品率高。
【具體實施方式】
[0013]一種輪轂用高鎂鋁合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:鎂12-15、硅 3.2-3.5、鈣 0.2-0.5、鑰 0.12-0.17、銅 0.1-0.15、錳 0.04-0.06、鈦 0.2-0.25、鎳
0.04-0.06、鍶 0.12-0.15、Ta0.12-0.16、余量為鋁。
[0014]所述的輪轂用高鎂鋁合金材料的生產(chǎn)方法為:
(I)、準(zhǔn)備純鋁錠與廢鋁按1:0.5比例作為鋁基質(zhì)來源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)鎂、Ta、銅；(2 )硅、錳；(3 )鈦、鍶；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0015]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以235°C /小時速率升溫至410°C，保溫35分鐘，再以235°C /小時速率升溫至535°C，保溫6.5小時；用80°C清水冷卻至90°C，再自然冷卻至室溫；再以210°C /小時速率升溫至145°C，保溫3.5小時，取出空冷即得。
[0016]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:鋁粉10、二氧化硅8、凹凸棒土 8、鉀長石粉5、鋁釩土 4、麥飯石4、剛玉粉3、氮化鋁5、樹木灰燼1、偏硅酸鈉2、氟化鈣5 ;其制備方法是將二氧化硅、凹凸棒土、鉀長石粉、麥飯石、鋁釩土、樹木灰燼混合，加熱至1600-1800°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復(fù)用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0017]本實施例輪轂用高鎂鋁合金材料經(jīng)測試，室溫下抗拉強(qiáng)度6 b為295Mpa，315°C條件下的抗拉強(qiáng)度為180MPa，屈服強(qiáng)度260MPa，硬度值HB為80，延伸率δ 5為15%。
【權(quán)利要求】
1.一種輪轂用高鎂鋁合金材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:鎂 12-15、硅 3.2-3.5、鈣 0.2-0.5、鑰 0.12-0.17、銅 0.1-0.15、錳 0.04-0.06、鈦0.2-0.25、鎳 0.04-0.06、鍶 0.12-0.15、Ta0.12-0.16、余量為鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂用高鎂鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準(zhǔn)備純鋁錠與廢鋁按1:0.4-0.7比例作為鋁基質(zhì)來源，將純鋁錠加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鋁熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)鎂、Ta、銅；(2 )硅、錳；(3 )鈦、鍶；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪轂用高鎂鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230-240°C /小時速率升溫至400-420°C，保溫30-40分鐘，再以230-2400C /小時速率升溫至530-540°C，保溫6-7小時；用70_90°C清水冷卻至80-100°C，再自然冷卻至室溫；再以200-220°C /小時速率升溫至140-150°C，保溫3-4小時，取出空冷即得。`
【文檔編號】C22F1/047GK103774007SQ201410010505
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】章功國, 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請人:馬鞍山市恒毅機(jī)械制造有限公司