專利名稱：一種汽車輪轂用鋁合金新材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于汽車車輪的鋁合金新材料及其制備方法。
汽車對輪轂材料性能要求苛刻，如很高的旋轉(zhuǎn)彎曲性能，很高的強度，優(yōu)良的沖擊韌性以及良好的耐磨性能和耐疲勞性能。目前，日本的高檔轎車已大部分采用鋁合金輪轂，西方發(fā)達國家的鋁合金輪轂生產(chǎn)工藝已基本成熟，但對新的鋁輪轂材料的研究仍方興未艾。據(jù)特種鑄造及有色合金(1994；(2):27-29)報道，國內(nèi)外已公開報道的鋁輪轂合金牌號有日本Ac4C,Ac4A,ADC3,DX30；美國A356；中國ZL101A其成分見表1。由表可知，盡管輪轂的合金牌號不同，但其基本成分相近。
A356合金是典型的亞共晶Al-Si-Mg系美國合金牌號，它通常在汽車、飛機工業(yè)作為結(jié)構(gòu)件用材，具有良好的鑄造性、韌性、抗腐蝕性和耐疲勞性能。
表1國內(nèi)外鋁輪轂合金化學(xué)成分
上述鋁輪轂合金材料含硅量低，需要添加銅、錳、鋅、鎳等元素；特別是上述材料需經(jīng)熱處理后才能達到工況要求一般為T6處理，即淬火(535℃)以后再完全時效(250℃)。這種工藝方法不僅熱處理成本高，而且易造成車輪變形而報廢。
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的問題，研制和開發(fā)了一種新的汽車輪轂用鋁合金新材料及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的一種汽車輪轂用鋁合金新材料包括鋁、硅、鈰、鎂、鍶、鈦、硼，各組分的質(zhì)量百分比為硅10-12％，鈰0.03-0.08％，鎂0.2-0.5％，鍶0.02-0.04％，鈦0.1-0.2％、硼0.1-0.2％，其余為鋁。
汽車輪轂用鋁合金新材料的制備，是通過以下步驟實現(xiàn)的(1)首先按純鋁85-90％、工業(yè)純硅9.6-14.85％、鋁稀土中間合金0.05-0.10％、鋁鈦硼中間合金0.1-0.3％的質(zhì)量百分比稱取原料；(2)在熔煉爐中將純鋁、工業(yè)純硅熔化至750-900℃，然后依次加入已稱好的鋁稀土中間合金、鋁鈦硼中間合金，迅速攪拌至混合均勻；(3)將金屬液降溫，在720-750℃澆鑄成鑄錠；(4)將鑄錠在750-800℃重熔后澆鑄成毛坯，經(jīng)120-150℃人工時效2-8小時。
本發(fā)明制備的汽車輪轂可達到美國A356經(jīng)T6處理后的力學(xué)性能。美國A356合金T6處理和本發(fā)明合金(AlSillwheel)120-150℃人工時效后的力學(xué)性能比較見表2表2 A356合金T6處理和AlSillwheel合金人工時效的力學(xué)性能
下面給出本發(fā)明的一個最佳實施例1．首先按純鋁88.7％、工業(yè)純硅11％、鋁稀土中間合金0.10％、鋁鈦硼中間合金0.2％的質(zhì)量百分比稱取原料；2．在熔煉爐中將純鋁、工業(yè)純硅熔化至900℃，然后依次加入已稱好的鋁稀土中間合金、鋁鈦硼中間合金，迅速攪拌至混合均勻；3．將金屬液降溫，在720℃澆鑄成鑄錠；4．將鑄錠在750℃重熔后澆鑄成毛坯，經(jīng)150℃人工時效5小時。
按照上述工藝得到一種最佳的輪轂材料，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為硅10％，鈰0.05％，鎂0.2％，鍶0.04％，鈦0.1％，硼0.1％，其余為鋁；其力學(xué)性能為抗拉強度270Mpa，延伸率7.2％。
權(quán)利要求
1．一種汽車輪轂用鋁合金新材料，包括鋁、硅、鎂、鈦，其特征是它還包括鈰、鍶、硼，各組分的質(zhì)量百分比為硅10-12％，鈰0.03-0.08％，鎂0.2-0.5％，鍶0.02-0.04％，鈦0.1-0.2％、硼0.1-0.2％，其余為鋁。
2．一種制備上述汽車輪轂用鋁合金新材料的方法，其特征在于包括以下步驟(1)首先按純鋁85-90％、工業(yè)純硅9.6-14.85％、鋁稀土中間合金0.05-0.10％、鋁鈦硼中間合金0.1-0.3％的質(zhì)量百分比稱取原料；(2)在熔煉爐中將純鋁、工業(yè)純硅熔化至750-900℃，然后依次加入已稱好的鋁稀土中間合金、鋁鈦硼中間合金，迅速攪拌至混合均勻；(3)將金屬液降溫，在720-750℃澆鑄成鑄錠；(4)將鑄錠在750-800℃重熔后澆鑄成毛坯，經(jīng)120-150℃人工時效2-8小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車輪轂用鋁合金新材料及其制備方法，該鋁合金材料包括鋁、硅、鈰、鎂、鍶、鈦、硼。其制備方法是在熔煉爐中將純鋁、工業(yè)純硅熔化，再依次加入已稱好的鋁稀土中間合金、鋁鈦硼中間合金，然后將金屬液降溫，澆鑄成鑄錠，最后再將鑄錠重熔澆鑄成毛坯。利用該鋁合金新材料制備的汽車輪轂，具有良好耐磨性能和耐疲勞性能。
文檔編號C22C21/02GK1316536SQ0110788
公開日2001年10月10日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月15日
發(fā)明者邊秀房, 劉相俊, 潘學(xué)民, 臧立根, 曹惠中 申請人:山東大學(xué)