一种汽车轮毂用铝合金新材料及其制备方法

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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。\n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：\n日本：Ac4C，Ac4A，ADC3，DX30；\n美国：A356；中国：ZL101A\n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。\nA356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。\n                        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  \n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。\n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。\n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。\n汽车轮毂用铝合金新材料的制备，是通过以下步骤实现的：\n(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；\n(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；\n(3)将金属液降温，在720-750℃浇铸成铸锭；\n(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。\n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：\n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\n下面给出本发明的一个最佳实施例：\n1.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；\n2.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；\n3.将金属液降温，在720℃浇铸成铸锭；\n4.将铸锭在750℃重熔后浇铸成毛坯，经150℃人工时效5小时。\n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％。