一種硼酸鎂晶須增強a356鋁合金輪轂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法，屬于鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輪轂是汽車行駛系統(tǒng)的重要部件之一，是一種要求較高的保安件，它與車輛的行駛性能、乘坐的舒適性和安全性具有很大的關(guān)系。鋁合金因具有重量輕、節(jié)能降耗、價格低、表面質(zhì)量高、散熱性好、易于成型、減振性能好等優(yōu)點，而被廣泛用于制作汽車輪轂。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對鋁合金輪轂的性能要求也隨之不斷提高，傳統(tǒng)鑄造工藝制得的鋁合金輪轂成品容易產(chǎn)生成分偏析，導(dǎo)致成品的力學(xué)性能不如人意，無法滿足市場的需求。相比于傳統(tǒng)的制備工藝，用粉末冶金工藝制備的鋁合金材料，可有效地避免成分偏析，減少切削甚至無切削，提高其力學(xué)性能。然而目前市場上很少見到粉末冶金工藝制備的鋁合金輪轂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的合金元素:Si6.8-7.4, Mg 0.25-0.35, Fe 0.1-0.2, Cu0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、T1.08-0.16、Ga 0.03-0.05, Ce 0.02-0.04, Er0.01-0.03，余量為Al進(jìn)行配料，將配好的爐料投入熔化爐中進(jìn)行加熱熔化，精煉除氣，扒渣，取樣分析，二次精煉除氣和二次取樣分析操作；
(2)將合金液經(jīng)漏嘴流入噴霧裝置中，通過霧化噴嘴進(jìn)行氣體霧化，霧化氣體為氮氣或氬氣，氣體壓力為1.0-1.5MPa ；
(3)將霧化得到的合金粉末轉(zhuǎn)入球磨機內(nèi)，再加入14-18wt%的改性硼酸鎂晶須進(jìn)行球磨混料，球料比為4-6:1，轉(zhuǎn)速為400-500r/min,正反裝10_15min交替進(jìn)行，混料時間為4_5h ；
(4)將混合后的粉料在375-405MPa的壓力下冷等靜壓成坯料，脫模后用純鋁皮包套處理，然后以 80-100°C /h 升溫至 165-185°C，保溫 2-3h，再以 70_90°C /h 升溫至 330_360°C，保溫3-5h，再以90-110°C /h升溫至530-550°C，保溫6_10h后再在380_400MPa的壓力下保壓 l-2h ；
(5)將步驟(4)得到的坯料加熱在375-395°C，保溫2_3h，然后軋制成厚度為30-70mm的熱軋板，開軋溫度為420-460°C，終軋溫度為350-370°C ；
(6)將步驟(5)得到的熱軋板制成圓餅狀坯料，然后預(yù)熱至400-430°C，用鍛壓機進(jìn)行鍛壓；將鍛壓得到的輪轂毛坯預(yù)熱至345-365?，再用旋壓機進(jìn)行強力旋壓成形；
(7)將旋壓之后的輪轂毛坯進(jìn)行熱處理:先以100-150°C/h升溫至260-290°C，保溫3-5h，再以 80-120°C /h 升溫至 450-480°C，保溫 l_2h，再以 50_70°C /h 降溫至 340-360°C，保溫2-4h，空冷至常溫，然后以150-200 °C /h升溫至370-390 °C，保溫2_3h，再以60-80 °C /h升溫至530-550°C，保溫0.5-lh，室溫水淬后以80-90°C /h升溫至160_180°C，保溫5_10h，再以 40-50°C /h 降溫至 75-85°C，保溫 2_3h，再以 60-70°C /h 升溫至 200_220°C，保溫 10_15h ；
(8)將熱處理之后的輪轂毛坯進(jìn)行機加工及表面處理，即得輪轂成品。
[0005]步驟(3)所述的硼酸鎂晶須改性步驟如下:按照摩爾比2-3:1稱取檸檬酸和氯化高錫，在磁力攪拌下將檸檬酸與氯化高錫分別溶于去離子水中，制成濃度分別為30%、40%的溶液，然后將氯化高錫的水溶液緩慢地加入檸檬酸的水溶液中，機械攪拌5-10min，再加入相當(dāng)于溶液重量30-40%的硼酸鎂晶須，機械攪拌20-30min，超聲處理4_6min，抽濾，烘干，最后在250-300°C溫度下保溫0.5-lh，再加熱至680-740°C，保溫l_2h，冷卻至室溫即可。
[0006]上述硼酸鎂晶須的改性處理，可以提高晶須與金屬基體的潤濕性，阻止界面反應(yīng)的發(fā)生，從而可以顯著提高鋁合金材料的力學(xué)性能。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明制得的鋁合金輪轂不僅具有A356鋁合金較高的韌性、塑性和良好的耐腐蝕性能、減震性能，還兼有硼酸鎂晶須的高強度高硬度和良好的耐磨性、良好的高溫性能和熱穩(wěn)定性的特點，經(jīng)久耐用，安全可靠。
【具體實施方式】
[0008]一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的合金元素:Si6.8-7.4, Mg 0.25-0.35, Fe 0.1-0.2, Cu0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、T1.08-0.16、Ga 0.03-0.05, Ce 0.02-0.04, Er0.01-0.03，余量為Al進(jìn)行配料，將配好的爐料投入熔化爐中進(jìn)行加熱熔化，精煉除氣，扒渣，取樣分析，二次精煉除氣和二次取樣分析操作；
(2)將合金液經(jīng)漏嘴流入噴霧裝置中，通過霧化噴嘴進(jìn)行氣體霧化，霧化氣體為氮氣或氬氣，氣體壓力為1.3MPa ；
(3)將霧化得到的合金粉末轉(zhuǎn)入球磨機內(nèi)，再加入16wt%的改性硼酸鎂晶須進(jìn)行球磨混料，球料比為5:1，轉(zhuǎn)速為450r/min,正反裝12min交替進(jìn)行，混料時間為5h ；
(4)將混合后的粉料在385MPa的壓力下冷等靜壓成坯料，脫模后用純鋁皮包套處理，然后以90°C /h升溫至175°C，保溫2h，再以80°C /h升溫至350°C，保溫4h，再以100°C /h升溫至540°C，保溫8h后再在390MPa的壓力下保壓1.5h ；
(5)將步驟(4)得到的坯料加熱在385°C，保溫2.5h，然后軋制成厚度為50mm的熱軋板，開軋溫度為440 °C，終軋溫度為360 °C ；
(6)將步驟(5)得到的熱軋板制成圓餅狀坯料，然后預(yù)熱至415°C，用鍛壓機進(jìn)行鍛壓；將鍛壓得到的輪轂毛坯預(yù)熱至355°C，再用旋壓機進(jìn)行強力旋壓成形；
(7)將旋壓之后的輪轂毛坯進(jìn)行熱處理:先以120°C/h升溫至270°C，保溫4h，再以100C /h升溫至460°C，保溫1.5h，再以60°C /h降溫至350°C，保溫3h，空冷至常溫，然后以1800C /h升溫至380°C，保溫2h，再以70°C /h升溫至540°C，保溫0.5h，室溫水淬后以80°C /h升溫至170°C，保溫7h，再以45°C /h降溫至80°C，保溫3h，再以70°C /h升溫至210°C，保溫 12h ；
(8)將熱處理之后的輪轂毛坯進(jìn)行機加工及表面處理，即得輪轂成品。
[0009]步驟(3)所述的硼酸鎂晶須改性步驟如下:按照摩爾比2:1稱取檸檬酸和氯化高錫，在磁力攪拌下將檸檬酸與氯化高錫分別溶于去離子水中，制成濃度分別為30%、40%的溶液，然后將氯化高錫的水溶液緩慢地加入檸檬酸的水溶液中，機械攪拌8min，再加入相當(dāng)于溶液重量35%的硼酸鎂晶須，機械攪拌25min，超聲處理5min，抽濾，烘干，最后在280°C溫度下保溫0.5h，再加熱至720°C，保溫1.5h，冷卻至室溫即可。
[0010]經(jīng)檢測，上述制得的鋁合金輪轂室溫條件下的主要力學(xué)性能為:抗拉強度331MPa，屈服強度228MPa，伸長率14.4%。
【主權(quán)項】
1.一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)按照以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的合金元素:Si6.8-7.4、Mg 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2, Cu0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、T1.08-0.16、Ga 0.03-0.05, Ce 0.02-0.04, Er0.01-0.03，余量為Al進(jìn)行配料，將配好的爐料投入熔化爐中進(jìn)行加熱熔化，精煉除氣，扒渣，取樣分析，二次精煉除氣和二次取樣分析操作； (2)將合金液經(jīng)漏嘴流入噴霧裝置中，通過霧化噴嘴進(jìn)行氣體霧化，霧化氣體為氮氣或氬氣，氣體壓力為1.0-1.5MPa ； (3)將霧化得到的合金粉末轉(zhuǎn)入球磨機內(nèi)，再加入14-18被％的改性硼酸鎂晶須進(jìn)行球磨混料，球料比為4-6:1，轉(zhuǎn)速為400-500r/min,正反裝10_15min交替進(jìn)行，混料時間為4_5h ； (4)將混合后的粉料在375-405MPa的壓力下冷等靜壓成坯料，脫模后用純鋁皮包套處理，然后以 80-100°C /h 升溫至 165-185°C，保溫 2-3h，再以 70_90°C /h 升溫至 330_360°C，保溫3-5h，再以90-110°C /h升溫至530-550°C，保溫6_10h后再在380_400MPa的壓力下保壓 l-2h ； (5)將步驟(4)得到的坯料加熱在375-395°C，保溫2-3h，然后軋制成厚度為30-70mm的熱軋板，開軋溫度為420-460°C，終軋溫度為350-370°C ； (6)將步驟(5)得到的熱軋板制成圓餅狀坯料，然后預(yù)熱至400-430°C，用鍛壓機進(jìn)行鍛壓；將鍛壓得到的輪轂毛坯預(yù)熱至345-365?，再用旋壓機進(jìn)行強力旋壓成形； (7)將旋壓之后的輪轂毛坯進(jìn)行熱處理:先以100-150°C/h升溫至260-290°C，保溫3-5h，再以 80-120°C /h 升溫至 450-480°C，保溫 l_2h，再以 50_70°C /h 降溫至 340-360°C，保溫2-4h，空冷至常溫，然后以150-200 °C /h升溫至370-390 °C，保溫2_3h，再以60-80 °C /h升溫至530-550°C，保溫0.5-lh，室溫水淬后以80-90°C /h升溫至160_180°C，保溫5_10h，再以 40-50°C /h 降溫至 75-85°C，保溫 2_3h，再以 60-70°C /h 升溫至 200_220°C，保溫 10_15h ； (8)將熱處理之后的輪轂毛坯進(jìn)行機加工及表面處理，即得輪轂成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的硼酸鎂晶須改性步驟如下:按照摩爾比2-3:1稱取檸檬酸和氯化高錫，在磁力攪拌下將檸檬酸與氯化高錫分別溶于去離子水中，制成濃度分別為30%、40%的溶液，然后將氯化高錫的水溶液緩慢地加入檸檬酸的水溶液中，機械攪拌5-10min，再加入相當(dāng)于溶液重量30-40%的硼酸鎂晶須，機械攪拌20-30min，超聲處理4_6min，抽濾，烘干，最后在250-300°C溫度下保溫0.5-lh，再加熱至680-740°C，保溫l_2h，冷卻至室溫即可。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硼酸鎂晶須增強A356鋁合金輪轂的制備方法，本發(fā)明制得的鋁合金輪轂由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的合金元素組成：Si 6.8-7.4、Mg 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2、Cu 0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、Ti0.08-0.16、Ga 0.03-0.05、Ce 0.02-0.04、Er 0.01-0.03，余量為Al。本發(fā)明制得的鋁合金輪轂不僅具有A356鋁合金較高的韌性、塑性和良好的耐腐蝕性能、減震性能，還兼有硼酸鎂晶須的高強度高硬度和良好的耐磨性、良好的高溫性能和熱穩(wěn)定性的特點，經(jīng)久耐用，安全可靠。
【IPC分類】C22C121-00, B22F3-18, C22C21-02, B22F3-20, C22C47-14, C22C49-06
【公開號】CN104762536
【申請?zhí)枴緾N201510050246
【發(fā)明人】徐獻(xiàn)朝, 徐奇峰
【申請人】安徽省斯特嘉汽車零部件有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月2日