一種輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：硅7.8-8.5、鎂1.2-1.5、Mn3.6-3.8、Be2.1-2.3、La0.03-0.05、Ho0.16-0.19、余量為鋁。本發(fā)明添加了稀土元素La、Ho和Be元素，細(xì)化了晶粒，增強(qiáng)了合金的強(qiáng)度、耐沖擊性；通過(guò)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，強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好，使用壽命長(zhǎng)。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(jí)左右，鑄件的氣密性高，成品率高。
【專利說(shuō)明】一種輪轂用稀土增強(qiáng)型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稀土增強(qiáng)型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(dòng)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(lái)越好，汽車速度越來(lái)越快,而且個(gè)性化要求也越來(lái)越高,所以對(duì)汽車輪轂的要求也越來(lái)越高。
[0003]我國(guó)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(gè)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(shí)質(zhì)量還比較重。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，現(xiàn)在市場(chǎng)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(gè)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(wú)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(dòng)疲勞恢復(fù)功能還達(dá)不到要求。
[0006]我國(guó)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稀土增強(qiáng)型鋁合金材料及其制備方法，該鋁合金材料具有高硬度、抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料，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:硅 7.8-8.5、鎂 1.2-1.5、Μn3.6-3.8、Be2.1-2.3、La0.03-0.05、Ho0.16-0.19、余量為招。
[0009]所述的輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)備純鋁錠與廢鋁按1:0.4-0.6比例作為鋁基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、La ; (2 )鎂、錳；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)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200-220°C /小時(shí)速率升溫至250_260°C，保溫30-40分鐘，再以200-220°C /小時(shí)速率升溫至450_460°C，保溫30-40分鐘，再以200-2200C /小時(shí)速率升溫至550-560°C，保溫6-7小時(shí)；用70_80°C清水冷卻至80_100°C，再自然冷卻至室溫；再以200-220°C /小時(shí)速率升溫至150-160°C，保溫3-4小時(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時(shí)，過(guò)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)明添加了稀土元素La、Ho和Be元素，細(xì)化了晶粒，增強(qiáng)了合金的強(qiáng)度、耐沖擊性；通過(guò)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，強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好，使用壽命長(zhǎng)。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(jí)左右，鑄件的氣密性高，成品率高。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一種輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:硅 7.8-8.5、鎂 1.2-1.5、Mn3.6-3.8、Be2.1-2.3、La0.03-0.05、Ηο0.16-0.19、余量為鋁。
[0014]所述的輪轂用稀土增 強(qiáng)型鋁合金材料的生產(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(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、La ;(2 )鎂、錳；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)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210°C /小時(shí)速率升溫至255°C，保溫35分鐘，再以210°C /小時(shí)速率升溫至455°C，保溫35分鐘，再以210°C /小時(shí)速率升溫至555°C，保溫6.5小時(shí)；用75°C清水冷卻至90°C，再自然冷卻至室溫；再以210°C /小時(shí)速率升溫至155°C，保溫3.5小時(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時(shí)，過(guò)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(shí)施例輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料經(jīng)測(cè)試，室溫下抗拉強(qiáng)度6 b為315Mpa，315°C條件下的抗拉強(qiáng)度為200MPa，屈服強(qiáng)度274MPa，硬度值HB為89，延伸率δ 5為14.3%。
【權(quán)利要求】
1.一種輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料，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:硅 7.8-8.5、鎂 1.2-1.5、Μη3.6_3.8、Be2.1_2.3、La0.03-0.05、Ηο0.16-0.19、余量為招。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準(zhǔn)備純鋁錠與廢鋁按1:0.4-0.6比例作為鋁基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、La ; (2 )鎂、錳；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)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所述的輪轂用稀土增強(qiáng)型鋁合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-220°C /小時(shí)速率升溫至250-260°C，保溫30-40分鐘，再以200-220°C /小時(shí)速率升溫至450-460°C，保溫30-40分鐘，再以200_220°C /小時(shí)速率升溫至550-560°C，保溫6-7小時(shí)；用70_80°C清水冷卻至80-100°C，再自然冷卻至室溫；再以200-220°C /小時(shí)速率升溫 至150-160°C，保溫3_4小時(shí)，取出空冷即得。
【文檔編號(hào)】C22C1/06GK103773999SQ201410010373
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)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(guó), 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請(qǐng)人:馬鞍山市恒毅機(jī)械制造有限公司