CN109396401A - 一种汽车脚踏板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车脚踏板,属于合金材料领域。合金原料中添加的晶须和经过表面氧化处理的SiC与其他合金原料相互协同作用,大大提高了铝合金的耐蚀性、力学性能及强度;通过旋转喷粉的方式对合金液进行精炼,避免了二次氧化和吸气,大大降低了合金中的夹杂物,精炼剂利用率高,精炼时间短,精炼效果佳,制得的铝合金组织结构均匀、耐蚀性及力学性能良好,且制备方法简单,易于控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车脚踏板,属于合金材料领域。
背景技术
随着人们生活平的提升,越来越多的人购买属于自己的汽车用来代步,而且随着工业科技的发展,生产的汽车配置越来越高,汽车脚踏板就属于其高端配置的一个零部件。汽车装上脚踏板,车子显得稳重,提升外观协调性,老人小孩上下车方便,最重要的是可以直接对保险杠起到保护作用,并防止外界物体对车身的刮擦。但目前生产的汽车脚踏板重量过大,不仅增加了车身的重量,时间久了还会增加油耗,同时脚踏板裸露在外面因容易腐蚀而影响其美观和使用寿命。因此,亟待开发一种轻便实用、耐腐蚀的汽车脚踏板。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题,提供了一种耐腐蚀、轻便、力学性能良好的汽车脚踏板。
本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现:一种汽车脚踏板,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.2-0.8%:、Mn:1.5-3.5%、Zr:0.1-0.8%、Y:0.2-0.6%、Ce:0.08-0.5%、晶须:1.2-2.4%、SiC:2-5%、余量为Al及不可避免的杂质。
本发明添加适量的Mg、Mn,Mg对铝有明显的的强化效果,每增加1%Mg,铝合金的抗拉强度大约升高34MPa,而本发明Mg的加入量不足1%,通过添加Mn来补充强化,锰的添加不仅可以降低镁含量,同时可降低热裂倾向,另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀,改善铝合金的抗蚀性和焊接性能。Zr具有密排六方晶体结构,在熔体中可以起到异质形核的作用而对铝合金有极为显著地细化效果,通过改善合金微观组织而提高铝合金的力学性能。添加的Y将Mg形成γ相(Mg24Y5),此金属间化合物在基体中和晶界处分别呈长条状和网布分布,且随着温度的增加γ相将发生球化和趋于均匀,有助于提高铝合金的强度。Ce可以细化铝合金晶粒组织,随着Ce含量的增加,Al2Ce第二相增多而Mg17Al12相减少且沿晶界分布,从而有效提高合金的强度和耐热性。但当Ce含量超过0.5%后,因Al2Ce第二相割裂基体,反而使铝合金的力学性能降低。晶须和SiC作为增强材料,由于其尺寸细小,无缺陷,具有显微增强和填充能力,因此添加适量的晶须能增强铝合金的弹性模量和耐蚀性,适量的SiC能提高铝合金的强度。
作为优选,所述晶须为硼酸镁晶须或钛酸钾晶须中的一种或两种。
作为优选,所述SiC需经过表面氧化处理。SiC在1000℃以下不能被Al液良好润湿,且在高温下与Al反应生成A14C3脆性相,分布在SiC/Al的界面上,削弱了界面结合强度,进而影响合金材料的耐腐蚀性能和力学性能,因此在添加前需要对其进行表面氧化处理。
进一步优选,所述SiC表面氧化处理的具体过程为,将SiC加热至1150℃-1250℃,然后进行3-4h的保温。该条件下SiC能与氧充分反应,在表层形成适度的SiO2。SiO2与Al反应生成的Si固溶于Al中,生成的A12O3可以改善SiC在Al中的润湿性,使其与铝合金基体更好的结合。
本发明的第二个目的是提供一种上述汽车脚踏板的制备方法,所述的制备方法包括以下步骤:
S1:按上述铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y、Ce加热至750-850℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温后依次加入晶须、SiC,精炼成合金液2;
S3:将合金液2注入到超声振动模具中,振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板。
作为优选,所述步骤S2中合金液1升温至1000-1100℃后依次加入晶须、SiC。
作为优选,所述步骤S2中的精炼为旋转喷粉精炼,所述旋转喷粉精炼的转速为450~550r/min,精炼剂为CaO-Al2O3。
本发明采用旋转喷粉方式将精炼剂从炉底喷出并开始旋转上升,上升过程带走合金液中的氢和浮渣,与传统的干燥气体或惰性气体精炼相比,旋转喷粉精炼中的精炼剂分布更加均匀,接触面积大,合金液面更加平稳,不易造成二次氧化和吸气,精炼剂利用率高,精炼时间短,能达到更好的精炼效果,进而制得组织结构均匀密实的铝合金。当旋转喷吹精炼剂的转速低于450r/min时,精炼剂就会在重力的作用下沉降,导致在合金液中分布不均匀,达不到整体精炼的效果。但转速高于550r/min时,精炼剂颗粒容易破碎,且易暴露在合金液表面,不仅影响精炼效果,还影响合金的微观组织均匀性。CaO-Al2O3作为复合精炼剂具有强烈的吸附夹杂物能力,进而大大降低铝合金液中夹杂物的等级。
作为优选,所述步骤S3中超声振动的频率为12-15kHz,振幅为0.0005-0.002mm。本发明通过超声振动的方式来改善铝合金材料的抗应变能力和表面摩擦能力。超声频率超过15kHz时,合金液成坯过程中会出现“硬化”现象,而导致合金的塑性下降。
作为优选,所述步骤S3中热处理为(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至240-300℃,保温1-2h;继续升温至400-500℃,保温2-4h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至130-180℃,保温8-10℃。本发明在逐级固溶处理过程中,合金经过低温保温处理,降低了基体再结晶的驱动力,从而使合金在后续固溶过程中再结晶体积分数显著减少,且合金的硬度也有所提高,同时还提高了合金的晶间腐蚀、剥落腐蚀和应力腐蚀抗力,与常规固溶相比,合金的剥落腐蚀敏感性降低,腐蚀裂纹扩展速率显著下降。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1.本发明铝合金原料配伍合理,添加的晶须和经过表面氧化处理的SiC与其他合金原料相互协同作用,大大提高了铝合金的耐蚀性、力学性能及强度。
2.本发明通过旋转喷粉的方式对合金液进行精炼,避免了二次氧化和吸气,大大降低了合金中的夹杂物,精炼剂利用率高,精炼时间短,精炼效果佳,制得的铝合金组织结构均匀、耐蚀性及力学性能良好,且制备方法简单,易于控制。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,并说明对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种汽车脚踏板,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.2%:、Mn:1.5%、Zr:0.1%、Y:0.2%、Ce:0.08%、晶须:1.2%、SiC:2%、余量为Al及不可避免的杂质,其中,所述SiC需先经过表面氧化处理,即将SiC加热至1150℃,保温3h,自然冷却至室温;
上述汽车脚踏板的制备方法,包括以下步骤:
S1:按上述铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y:、Ce加热至750℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温至1000℃后依次加入晶须、SiC,通过旋转喷粉精炼成合金液2,所述旋转喷粉转速为450r/min,精炼剂为CaO-Al2O3;
S3:将合金液2注入到振动频率为12kHz、振幅为0.0005mm的超声振动模具中,振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板,其中所述热处理为:(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至240℃,保温1h;继续升温至400℃,保温2h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至130℃,保温8h。
实施例2
一种汽车脚踏板,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.3%:、Mn:2%、Zr:0.2%、Y:0.3%、Ce:0.19%、晶须:1.5%、SiC:3%、余量为Al及不可避免的杂质,其中SiC需先经过面氧化处理,即将SiC加热至1170℃,保温3.5h,自然冷却至室温;
上述汽车脚踏板的制备方法,包括以下步骤:
S1:按上述铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y:、Ce加热至780℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温至1030℃后依次加入晶须、SiC,通过旋转喷粉精炼成合金液2,所述旋转喷粉转速为460r/min,精炼剂为CaO-Al2O3;
S3:将合金液2注入到振动频率为13kHz、振幅为0.0009mm的超声振动模具中,振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板,其中所述热处理为:(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至250℃,保温2h;继续升温至420℃,保温2.5h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至140℃,保温8.5h。
实施例3
一种汽车脚踏板,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.5%:、Mn:2.5%、Zr:0.4%、Y:0.35%、Ce:0.3%、晶须:1.8%、SiC:3.5%、余量为Al及不可避免的杂质,其中所述SiC需先经过面氧化处理,即将SiC加热至1200℃,保温3.5h,自然冷却至室温;
上述汽车脚踏板的制备方法,包括以下步骤:
S1:按上述铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y:、Ce加热至800℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温至1050℃后依次加入晶须、SiC,通过旋转喷粉精炼成合金液2,所述旋转喷粉转速为500r/min,精炼剂为CaO-Al2O3;
S3:将合金液2注入到振动频率为13.5kHz、振幅为0.0012mm的超声振动模具中,振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板,其中所述热处理为:(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至270℃,保温1.5h;继续升温至450℃,保温3h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至150℃,保温9h。
实施例4
一种汽车脚踏板,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.7%:、Mn:3%、Zr:0.6%、Y:0.5%、Ce:0.4%、晶须:2.1%、SiC:4%、余量为Al及不可避免的杂质,其中所述SiC需先经过面氧化处理,即将SiC加热至1230℃,保温3h,自然冷却至室温;
上述汽车脚踏板的制备方法,包括以下步骤:
S1:按上述铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y:、Ce加热至820℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温至1080℃后依次加入晶须、SiC,通过旋转喷粉精炼成合金液2,所述旋转喷粉转速为530r/min,精炼剂为CaO-Al2O3;
S3:将合金液2注入到振动频率为14kHz、振幅为0.016mm的超声振动模具中,振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板,其中所述热处理为:(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至280℃,保温1h;继续升温至480℃,保温3.5h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至170℃,保温9.5h。
实施例5
一种汽车脚踏板,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.8%:、Mn:3.5%、Zr:0.8%、Y:0.6%、Ce:0.5%、晶须:2.4%、SiC:5%、余量为Al及不可避免的杂质,其中所述SiC需先经过面氧化处理,即将SiC加热至1250℃,保温4h,自然冷却至室温;
上述汽车脚踏板的制备方法,包括以下步骤:
S1:按上述铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y:、Ce加热至850℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温至1100℃后依次加入晶须、SiC,通过旋转喷粉精炼成合金液2,所述旋转喷粉转速为550r/min,精炼剂为CaO-Al2O3;
S3:将合金液2注入到振动频率为15kHz、振幅为0.002mm的超声振动模具中,振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板,其中所述热处理为:(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至300℃,保温2h;继续升温至500℃,保温4h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至180℃,保温10h。
实施例6
与实施例3的区别仅在于,铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.4%:、Mn:2.2%、Zr:0.5%、Y:0.3%、Ce:0.6%、晶须:1.2%、SiC:4.5%、余量为Al及不可避免的杂质,其中所述SiC需先经过面氧化处理,即将SiC加热至1150℃,保温3h,自然冷却至室温。
实施例7
与实施例3的区别仅在于,合金液2振动成型时的振动频率为16kHz。
对比例1
本对比例与实施例3的区别仅在于,铝合金原料组分中不含有晶须和SiC。
对比例2
本对比例与实施例3的区别仅在于,SiC未经过表面氧化处理。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于,通过惰性气体进行精炼。
对比例4
本对比例于实施3的区别仅在于,合金液2在成型过程中不经过超声振动。
对比例5
采用普通市售合金通过本发明实施例3的制备方法制备的汽车脚踏板。
将实施例1-7及对比例1-5中制得的汽车脚踏板进行性能测试,测试结果如表1所示。
表1:实施例1-7及对比例1-5中制得的汽车脚踏板的性能参数
综上所述,本发明铝合金原料配伍合理,添加的晶须和经过表面氧化处理的SiC与其他合金原料相互协同作用,再配合旋转喷粉的方式对合金液进行精炼,避免了二次氧化和吸气,大大降低了合金中的夹杂物,精炼剂利用率高,精炼时间短,精炼效果佳,制得的铝合金组织结构均匀、耐蚀性及力学性能良好。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案,同样都在本发明要求保护的范围内,并且本发明方案所有涉及的参数间如未特别说明,则相互之间不存在不可替换的唯一性组合。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (9)
1.一种汽车脚踏板,其特征在于,所述汽车脚踏板由铝合金材料制成,所述铝合金由以下质量百分比的组分组成:Mg:0.2-0.8%:、Mn:1.5-3.5%、Zr:0.1-0.8%、Y:0.2-0.6%、Ce:0.08-0.5%、晶须:1.2-2.4%、SiC:2-5%、余量为Al及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的汽车脚踏板,其特征在于,所述晶须为硼酸镁晶须或钛酸钾晶须中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的汽车脚踏板,其特征在于,所述SiC需要经过表面氧化处理。
4.根据权利要求3所述的汽车脚踏板,其特征在于,所述SiC氧化处理的具体过程为:将SiC加热至1150℃-1250℃,保温3-4h,自然冷却至室温。
5.一种如权利要求1所述的汽车脚踏板的制备方法,其特征在于,所述的制备方法包括以下步骤:
S1:按如权利要求1所述的铝合金组分组成称取原材料,将Al、Mg、Mn、Zr、Y:、Ce加热至750-850℃熔炼成合金液1;
S2:将合金液1升温后依次加入晶须、SiC精炼成合金液2;
S3:将合金液2注入到超声振动模具中,超声振动成型制得生坯,对生坯热处理得汽车脚踏板。
6.根据权利要求5所述的汽车脚踏板的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中合金液1升温至1000-1100℃后依次加入晶须、SiC。
7.根据权利要求5所述的汽车脚踏板的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中的精炼为旋转喷粉精炼,所述旋转喷粉精炼的转速为450~550r/min,精炼剂为CaO-Al2O3。
8.根据权利要求5所述的汽车脚踏板的制备方法,其特征在于,所述步骤3中的超声振动频率为12-15kHz,振幅为0.0005-0.002mm。
9.根据权利要求5所述的汽车脚踏板的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中热处理为(1)逐级固溶处理:将冷却至室温的生坯升温至240-300℃,保温1-2h;继续升温至400-500℃,保温2-4h,空冷;(2)时效处理:将固溶处理后的坯体升温至130-180℃,保温8-10h。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190301 |
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