CN114318089A - 一种用于制造汽车配件的铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制造汽车配件的铝合金及其制备方法，解决了现有技术中的铝合金材料的强度不够，制约了汽车轻量化的发展的技术问题。它包括下述重量百分比的组分：硅2%‑5%；铜5%‑9%；镁0.1%‑0.3%；铬0.03%‑0.08%；镍0.2%‑0.8%；钪0.2%‑0.5%；铝余量。本发明采用铝、硅、铜为主要成分，加入了钪作为晶粒细化剂使用，使铝合金的晶粒更细，加入了铬、镍增加了铝合金的增韧、耐腐蚀效果；本发明得到的铝合金具有高强度、高韧性和强耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，具体涉及一种用于制造汽车配件的铝合金及其制备方法。
背景技术
由于节能减排及环保政策的愈加严格，汽车轻量化作为汽车工业的重要发展趋势，在我国已经历了十几年的发展历程。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
一般来说，传统能源车轻量化汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升；汽车重量降低1％，油耗可降低0.7％。新能源车轻量化汽车整车重量降低10％，电量节省4-5％，制动距离减小，汽车整备质量每减少100公斤，续航里程提高25km,节约电池电量5度。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
轻质材料的应用是汽车轻量化的重要手段，轻质材料是指铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；而铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻量化材料。铝作为一种重要的汽车轻量化材料,铝合金材料的性能就要随着轻量化应用技术的进步，不断满足应用的要求；而现有的铝合金材料的强度不够，制约了汽车轻量化的发展，是我们急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制造汽车配件的铝合金及其制备方法，以解决现有技术中的铝合金材料的强度不够，制约了汽车轻量化的发展的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种用于制造汽车配件的铝合金，包括下述重量百分比的组分：硅2％-5％；铜5％-9％；镁0.1％-0.3％；铬0.03％-0.08％；镍0.2％-0.8％；钪0.2％-0.5％；铝余量。
进一步的，各组分的重量百分比分别为：硅3％-4％；铜6％-8％；镁0.15％-0.25％；铬0.04％-0.07％；镍0.4％-0.6％；钪0.3％-0.4％；铝余量。
进一步的，各组分的重量百分比分别为：硅3.5％；铜7％；镁0.2％；铬0.05％；镍0.5％；钪0.3％；铝余量。
本发明提供的用于制造汽车配件的铝合金的制备方法，包括下述步骤：
S1、按配比准备各原料；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至750-820℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至900-1100℃，保温1-3h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至350-400℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭进行超声处理；
S6、将铸锭在2-4GPa、600-700℃保温为3-6h，然后风冷至100-120℃；
S7、将铸锭在400-500℃保温为2-5h，然后风冷至100-120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
进一步的，所述步骤S5中，超声处理是在25-30KHz、800-1500W超声处理15-30min。
进一步的，将原料投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度120-150℃保温20-30min。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的用于制造汽车配件的铝合金及其制备方法，采用铝、硅、铜为主要成分，加入了钪作为晶粒细化剂使用，使铝合金的晶粒更细，加入了铬、镍增加了铝合金的增韧、耐腐蚀效果；在制备工艺中对铸锭进行快冷，有利于形成均匀、细致的晶粒，并对铸锭进行超声处理，可以在铸锭的内部出现等轴晶区域，有利于铝合金材料强度的提高；并且在高温高压下进行固溶处理，有利于铝合金铸锭内的成分更加均匀的扩散、形成更加细致的晶粒，能达到纳米级的晶粒，从而使得到的铝合金具有高强度、高韧性和强耐腐蚀性。
具体实施方式
一、制备实施例：
1、组分
实施例1-5中各组分的重量百分比如下表1所示：
表1实施例和对比例组分表
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 硅 | 2％ | 5％ | 3％ | 4％ | 3.50％ | 3.50％ | 3.50％ | 3.50％ |
| 铜 | 9％ | 5％ | 8％ | 6％ | 7％ | 7％ | 7％ | 7％ |
| 镁 | 0.30％ | 0.10％ | 0.15％ | 0.25％ | 0.20％ | 0.20％ | 0.20％ | 0.20％ |
| 铬 | 0.03％ | 0.08％ | 0.07％ | 0.04％ | 0.05％ | 0.05％ | 0.05％ | 0.05％ |
| 镍 | 0.20％ | 0.80％ | 0.40％ | 0.60％ | 0.50％ | 0.50％ | 0.50％ | 0.50％ |
| 钪 | 0.20％ | 0.50％ | 0.40％ | 0.30％ | 0.30％ | 0％ | 0.30％ | 0.30％ |
| 铝 | 88.27 | 88.52 | 87.98 | 88.81 | 88.45 | 88.75 | 88.45 | 88.45 |
1、2制备方法
实施例1：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度135℃保温25min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至780℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至1000℃，保温2h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至375℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在27KHz、1000W超声处理20min；
S6、将铸锭在3GPa、650℃保温为4h，然后风冷至110℃；
S7、将铸锭在450℃保温为3h，然后风冷至110℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
实施例2：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度150℃保温20min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至820℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至1100℃，保温1-3h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至400℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在30KHz、800W超声处理30min；
S6、将铸锭在4GPa、600℃保温为3h，然后风冷至120℃；
S7、将铸锭在500℃保温为2h，然后风冷至120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
实施例3：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度120℃保温30min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至750℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至900℃，保温3h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至350℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在25KHz、1500W超声处理15min；
S6、将铸锭在2GPa、700℃保温为6h，然后风冷至100℃；
S7、将铸锭在400℃保温为5h，然后风冷至100℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
实施例4：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度130℃保温28min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至800℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至950℃，保温2h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至360℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在25KHz、1300W超声处理30min；
S6、将铸锭在3.5GPa、620℃保温为5h，然后风冷至100℃；
S7、将铸锭在480℃保温为3h，然后风冷至100℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
实施例5：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度140℃保温22min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至770℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至1050℃，保温1.5h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至390℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在28KHz、900W超声处理25min；
S6、将铸锭在2.5GPa、680℃保温为5h，然后风冷至120℃；
S7、将铸锭在450℃保温为4h，然后风冷至120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
二、对比例
1、组分
对比例1-3中的组分如上表1所示：
2、制备方法
对比例1：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度140℃保温22min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至770℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至1050℃，保温1.5h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至390℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在28KHz、900W超声处理25min；
S6、将铸锭在2.5GPa、680℃保温为5h，然后风冷至120℃；
S6、将铸锭在450℃保温为4h，然后风冷至120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
对比例2：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度140℃保温22min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至770℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至1050℃，保温1.5h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至390℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在2.5GPa、680℃保温为5h，然后风冷至120℃；
S6、将铸锭在450℃保温为4h，然后风冷至120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
对比例3：
S1、按配比准备各原料，并将原料在投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度140℃保温22min；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至770℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至1050℃，保温1.5h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至390℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭在常压、680℃保温为5h，然后风冷至120℃；
S6、将铸锭在450℃保温为4h，然后风冷至120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
三、实验例
将实施例1-5和对比例1-3中制备的铝合金材料制备成厚度为0.4mm的试样，分别进行拉伸实验，测试其屈服强度、抗拉强度、断后延伸率，结果如下表2所示：
表2铝合金性能检测结果
| 厚度 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 断后延伸率(％) | |
| 实施例1 | 0.4mm | 157 | 168 | 22％ |
| 实施例2 | 0.4mm | 154 | 165 | 20 |
| 实施例3 | 0.4mm | 152 | 163 | 21 |
| 实施例4 | 0.4mm | 156 | 166 | 22 |
| 实施例5 | 0.4mm | 155 | 164 | 21 |
| 对比例1 | 0.4mm | 116 | 124 | 16 |
| 对比例2 | 0.4mm | 109 | 115 | 15 |
| 对比例3 | 0.4mm | 100 | 104 | 10 |
Claims (6)
1.一种用于制造汽车配件的铝合金，其特征在于，包括下述重量百分比的组分：硅2%-5%；铜5%-9%；镁0.1%-0.3%；铬0.03%-0.08%；镍0.2%-0.8%；钪0.2%-0.5%；铝余量。
2.根据权利要求1所述的用于制造汽车配件的铝合金，其特征在于，各组分的重量百分比分别为：硅3%-4%；铜6%-8%；镁0.15%-0.25%；铬0.04%-0.07%；镍0.4%-0.6%；钪0.3%-0.4%；铝余量。
3.根据权利要求1所述的用于制造汽车配件的铝合金，其特征在于，各组分的重量百分比分别为：硅3.5%；铜7%；镁0.2%；铬0.05%；镍0.5%；钪0.3%；铝余量。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于制造汽车配件的铝合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、按配比准备各原料；
S2、先将铝锭投入熔炼炉内，升温至750-820℃使铝锭全部熔化成铝液；
S3、再向熔炼炉内投入余下的原料进行熔炼，升温至900-1100℃，保温1-3h；
S4、检测各组分含量达到要求后，降温至350-400℃后进行浇注，快冷得到铸锭；
S5、将铸锭进行超声处理；
S6、将铸锭在2-4GPa、600-700℃保温为3-6h，然后风冷至100-120℃；
S7、将铸锭在400-500℃保温为2-5h，然后风冷至100-120℃，接着空冷至常温，得到铝合金成品。
5.根据权利要求4所述的用于制造汽车配件的铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，超声处理是在25-30KHz、800-1500W超声处理15-30min。
6.根据权利要求4所述的用于制造汽车配件的铝合金的制备方法，其特征在于，将原料投入熔炼炉之前先进行预热，所述预热为在温度120-150℃保温20-30min。
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