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CN105506411A - 一种轮毂专用铝合金锭及其制备方法 - Google Patents

一种轮毂专用铝合金锭及其制备方法 Download PDF

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CN105506411A CN201510953857.XA CN201510953857A CN105506411A CN 105506411 A CN105506411 A CN 105506411A CN 201510953857 A CN201510953857 A CN 201510953857A CN 105506411 A CN105506411 A CN 105506411A
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aluminum alloy
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覃铭
何兵
杨途才
古斌
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Baise University
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Abstract

本发明公开了一种轮毂专用铝合金锭，各成分的质量百分比分别为：Si1.2～2.0％、Mn0.05～0.2％、Cr0.05～0.1％、Mg2.0～2.8％、Cu0.1～0.3％、Zn0.1～0.3％、Ti0.3～0.8％、Sn0.09～0.25％、Zr0.1～0.2％、Er0.1～0.2％、Sr0.1～0.2％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al，上述铝合金锭的制备方法包括熔化、精炼、静置和铸造的步骤。本发明的铝合金锭，加入了Ti、Zr、Er、Sr等元素可对铝合金组织起到变质和细化作用，从而提高了铝合金的力学性能，为改善铝合金轮毂的机械性能提供了保证。

Description

一种轮毂专用铝合金锭及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金锭加工领域，特别是锻造轮毂专用铝合金锭及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的迅猛发展，铝合金轮毂的应用越来越普遍。铝合金轮毂比钢轮毂有四大优点：一是降低非载荷重量，从而提高抓地性；二是改善了加速性和制动；三是增加了刚性，铝轮毂的高硬度明显地减小了过弯时轮胎或轮毂的倾斜，这对于安装了高性能轮胎的车子尤为重要；四是提高了制动系统的冷却效果，铝轮毂的合金中有些金属本身就是良好的热导体，所以铝轮毂有利于将制动产生的热量迅速释放从而降低由于高热导致的制动失灵，而且由于铝合金轮毂可以较自由的造型，就更能以某些有利于将气流导入到制动系统的造型有效降温。但是，铝制轮毂也有一些缺陷，例如：铝合金较脆，很容易出现小裂纹，且不易被发现，其强度也没有钢材高。为改善了铝合金轮毂的力学性能，从铝合金材料入手尤为关键。
目前，铸造铝合金轮毂普遍采用的是A356铝材，且生产铝合金轮毂时是一次性铸造成型，没有进行再加工，金属的内部组织结构没有发生变化，存在机械性能较低的问题。
发明内容
本发明提供了轮毂专用铝合金锭及其制备方法，对铝合金轮毂采用的铝合金材料进行了变质和细化处理，为提高铝合金轮毂的机械性能提供了保证。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种轮毂专用铝合金锭，各成分的质量百分比分别为：Si1.2～2.0％、Mn0.05～0.2％、Cr0.05～0.1％、Mg2.0～2.8％、Cu0.1～0.3％、Zn0.1～0.3％、Ti0.3～0.8％、Sn0.09～0.25％、Zr0.1～0.2％、Er0.1～0.2％、Sr0.1～0.2％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
优选的，所述铝合金锭中各成分的质量百分比分别为：Si1.7％、Mn0.12％、Cr0.08％、Mg2.5％、Cu0.2％、Zn0.2％、Ti0.6％、Sn0.18％、Zr0.15％、Er0.15％、Sr0.15％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
一种轮毂专用铝合金锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔化：将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至700～720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其他合金成分，继续升温至740～750℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至720～730℃，加入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750-760℃，通入氩气进行进一步的除气精炼，精炼后扒渣；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)铸锭：将经步骤(3)处理后的铝合金熔液通过铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在70～75mm/min，冷却水水压控制在0.09～0.14MPa，最终铸造成直径为45～55cm、高度为25～30cm的铝合金锭成品。
本发明的铝合金锭，在铸造的过程中加入了Ti、Zr、Er、Sr元素，并辅以Si、Mn、Cr、Mg、Sn、Cu等其他元素的协同作用，可对铝合金组织起到变质和细化作用，使铝合金组织各部位的晶粒平均尺寸更细小，分布各均匀，从而提高了铝合金的力学性能，为改善铝合金轮毂的机械性能提供了保证。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围和应用范围不限于以下实施例：
实施例1
轮毂专用铝合金锭，各成分的质量百分比分别为：Si1.7％、Mn0.12％、Cr0.08％、Mg2.5％、Cu0.2％、Zn0.2％、Ti0.6％、Sn0.18％、Zr0.15％、Er0.15％、Sr0.15％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述轮毂专用铝合金锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔化：将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至700～720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其他合金成分，继续升温至740～750℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至720～730℃，加入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750-760℃，通入氩气进行进一步的除气精炼，精炼后扒渣；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)铸锭：将经步骤(3)处理后的铝合金熔液通过铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在70～75mm/min，冷却水水压控制在0.09～0.14MPa，最终铸造成直径为45～55cm、高度为25～30cm的铝合金锭成品。
采用上述铝合金锭，通过常规的低压铸造法制造铝合金轮毂，所获得的铝合金轮毂成品，在室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度为368MPa，屈服强度为297MPa，延伸率为15.2％。
实施例2
轮毂专用铝合金锭，各成分的质量百分比分别为：Si1.2％、Mn0.05％、Cr0.05％、Mg2.0％、Cu0.1％、Zn0.1％、Ti0.3％、Sn0.09％、Zr0.1％、Er0.1％、Sr0.1％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述轮毂专用铝合金锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔化：将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至700～720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其他合金成分，继续升温至740～750℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至720～730℃，加入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750-760℃，通入氩气进行进一步的除气精炼，精炼后扒渣；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)铸锭：将经步骤(3)处理后的铝合金熔液通过铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在70～75mm/min，冷却水水压控制在0.09～0.14MPa，最终铸造成直径为45～55cm、高度为25～30cm的铝合金锭成品。
采用上述铝合金锭，通过常规的低压铸造法制造铝合金轮毂，所获得的铝合金轮毂成品，在室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度为321MPa，屈服强度为240MPa，延伸率为14.1％。
实施例3
轮毂专用铝合金锭，各成分的质量百分比分别为：Si2.0％、Mn0.2％、Cr0.1％、Mg2.8％、Cu0.3％、Zn0.3％、Ti0.8％、Sn0.25％、Zr0.2％、Er0.2％、Sr0.2％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
上述轮毂专用铝合金锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔化：将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至700～720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其他合金成分，继续升温至740～750℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至720～730℃，加入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750-760℃，通入氩气进行进一步的除气精炼，精炼后扒渣；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)铸锭：将经步骤(3)处理后的铝合金熔液通过铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在70～75mm/min，冷却水水压控制在0.09～0.14MPa，最终铸造成直径为45～55cm、高度为25～30cm的铝合金锭成品。
采用上述铝合金锭，通过常规的低压铸造法制造铝合金轮毂，所获得的铝合金轮毂成品，在室温条件下的主要力学性能为：抗拉强度为365MPa，屈服强度为296MPa，延伸率为15.1％。

Claims (3)

1.一种轮毂专用铝合金锭，其特征在于：
所述铝合金锭中各成分的质量百分比分别为：Si1.2～2.0％、Mn0.05～0.2％、Cr0.05～0.1％、Mg2.0～2.8％、Cu0.1～0.3％、Zn0.1～0.3％、Ti0.3～0.8％、Sn0.09～0.25％、Zr0.1～0.2％、Er0.1～0.2％、Sr0.1～0.2％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的轮毂专用铝合金锭，其特征在于：
所述铝合金锭中各成分的质量百分比分别为：Si1.7％、Mn0.12％、Cr0.08％、Mg2.5％、Cu0.2％、Zn0.2％、Ti0.6％、Sn0.18％、Zr0.15％、Er0.15％、Sr0.15％，其他金属及非金属的杂质元素总量不超过0.5％，其余为Al。
3.根据权利要求1或2所述的轮毂专用铝合金锭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)熔化：将铝原料和镁、硅成分及覆盖剂在熔炼炉中熔化至700～720℃，然后加入除了铝、镁、硅之外的其他合金成分，继续升温至740～750℃，待合金元素全部熔化后得铝合金熔液；
(2)精炼：将铝合金熔液的温度调整至720～730℃，加入精炼剂进行精炼处理，然后升温至750-760℃，通入氩气进行进一步的除气精炼，精炼后扒渣；
(3)静置：将精炼后的铝合金熔液静置，待铝合金熔液温度降至690～710℃；
(4)铸锭：将经步骤(3)处理后的铝合金熔液通过铸造机进行成型铸造，铸造过程中，铸造速度控制在70～75mm/min，冷却水水压控制在0.09～0.14MPa，最终铸造成直径为45～55cm、高度为25～30cm的铝合金锭成品。
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