抗衝擊鋁合金汽車輪轂及其製備方法與流程

2023-12-01 21:07:46

本發明涉及鋁合金，具體地，涉及一種抗衝擊鋁合金汽車輪轂及其製備方法。
背景技術：
：輪轂，別名輪圈，即輪胎內廓用以支撐輪胎的圓桶形、中心裝配在軸上的部件。常見的汽車輪轂有鋼質輪轂及鋁合金質輪轂。鋁合金輪轂具有以下優點：美觀大方；輕便、省油；伸縮率高，彈性好；熱傳導性好；保圓性好，不易變形，適合高速行駛；彈性好，提高車輛行駛中的平順性，更易於吸收運動中的振動和噪音。但是，鋁合金質輪轂耐用性差，一旦遇到堅硬物碰撞後變形不能修復。技術實現要素：本發明的目的是提供一種抗衝擊鋁合金汽車輪轂及其製備方法，通過該方法製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂具有優異的機械強度，尤其是抗衝擊性能；同時該製備方法原料易得、工序簡單、便於廣泛使用。為了實現上述目的，本發明提供了一種抗衝擊鋁合金汽車輪轂的製備方法，該方法包括：1)將鋁、鎂、鉻、鋅、鈀和釩於850-950℃下進行第一熱處理，接著向體系中通入惰性氣體，然後將體系冷卻至660-680℃以製得第一金屬液的工序；2)將錫、銀、鐵、鍺和鈧於1150-1200℃下進行第二熱處理以製得第二金屬液的工序；3)將第二金屬液加入至第一金屬液中，並且將混合體系的溫度調節至 960-1000℃以進行熔煉，然後向混合體系中加入打渣劑進行打渣處理的工序；4)將打渣處理後的混合體系進行壓鑄成型、冷卻以製得抗衝擊鋁合金汽車輪轂的工序。本發明還提供了一種抗衝擊鋁合金汽車輪轂，該抗衝擊鋁合金汽車輪轂通過上述的方法製備而得。通過上述技術方案，本發明提供的製備方法具體為：首先是將鋁、鎂、鉻、鋅、鈀和釩熱處理，接著通入惰性氣體並冷卻，這樣在逐漸冷卻的第一金屬液中形成氣體通道；其次，將錫、銀、鐵、鍺和鈧進行第二熱處理以製得第二金屬液；再次，將第二金屬液加入至第一金屬液中，這樣第二金屬液能夠有效地進入第一金屬液中的氣體通道中進行填充，同時通過界面化學使得兩者能夠完美地結合；最後，向混合體系中加入打渣劑進行打渣處理、冷卻以製得抗衝擊鋁合金汽車輪轂。該種鋁合金的機械強度高，尤其是抗衝擊性能優越，有效地克服了現有技術中鋁合金質輪轂耐用性差的缺陷，進而提高了鋁合金質輪轂的適用性。另外，該製備方法原料易得、工序簡單、便於廣泛使用。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。具體實施方式以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。本發明提供了一種抗衝擊鋁合金汽車輪轂的製備方法，該方法包括：1)將鋁、鎂、鉻、鋅、鈀和釩於850-950℃下進行第一熱處理，接著向體系中通入惰性氣體，然後將體系冷卻至660-680℃以製得第一金屬液的工序；2)將錫、銀、鐵、鍺和鈧於1150-1200℃下進行第二熱處理以製得第二金屬液的工序；3)將第二金屬液加入至第一金屬液中，並且將混合體系的溫度調節至960-1000℃以進行熔煉，然後向混合體系中加入打渣劑進行打渣處理的工序；4)將打渣處理後的混合體系進行壓鑄成型、冷卻以製得抗衝擊鋁合金汽車輪轂的工序。在本發明中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，相對於100重量份的鋁，鎂的用量為0.95-1.35重量份，鉻的用量為0.08-0.28重量份，鋅的用量為1.15-1.65重量份，鈀的用量為0.15-0.40重量份，釩的用量為0.06-0.12重量份，錫的用量為5.50-6.10重量份，銀的用量為0.05-0.12重量份，鐵的用量為4.00-4.85重量份，鍺的用量為0.24-0.30重量份，鈧的用量為0.12-0.16重量份。在本發明的工序1)中，第一熱處理的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，第一熱處理至少滿足以下條件：熱處理時間為4-8h，真空度為0.5-0.8MPa。在本發明的工序1)中，惰性氣體的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，惰性氣體至少滿足以下條件：氣流壓力為1-1.5MPa，脈衝頻率為15-40KHz，氣流速度不大於200m/s。在本發明的工序1)中，惰性氣體的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，惰性氣體選自氬氣、氦氣、氮氣和氖氣中的一種或多種。在本發明的工序1)中，冷卻速率可以在寬的範圍內選擇，但是為了提 高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，在將體系進行冷卻的過程中，冷卻速率為5-15℃/min。在本發明的工序2)中，第二熱處理的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，第二熱處理至少滿足以下條件：熱處理時間為7-10h，真空度為0.5-0.8MPa。在本發明的工序3)中，熔煉的時間可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，熔煉的時間為2-4h。在本發明的工序3)中，打渣處理的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，打渣處理至少滿足以下條件：打渣溫度為1150-1200℃，打渣時間為1-3h。在本發明的工序3)中，冷卻速率的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，在將混合體系冷卻的過程中，冷卻速率為25-35℃/min。在本發明的工序3)中，打渣劑的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，相對於100重量份的混合體系，打渣劑的用量為5-8重量份。在本發明的工序3)中，打渣劑的具體組分可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，在工序3)中，打渣劑含有二氧化矽、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鋅、氟矽酸鈉、蛋白石和白雲母。在上述打渣劑中，各組分的具體含量可以在寬的範圍內選擇，但是為了提高製得的抗衝擊鋁合金汽車輪轂的機械強度，優選地，在工序3)中，相對於100重量份的二氧化矽，氯化鈉的含量為5-12重量份，硫酸鈉的含量為3-8重量份，碳酸鈉的含量為1.5-4重量份，氯化鋅的含量為8-13重量份，氟矽酸鈉的含量為1-3重量份，蛋白石的含量為1.5-3.5重量份，白雲母的含 量為2.5-5重量份。本發明還提供了一種抗衝擊鋁合金汽車輪轂，該抗衝擊鋁合金汽車輪轂通過上述的方法製備而得。以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。製備例1將二氧化矽、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鋅、氟矽酸鈉、蛋白石和白雲母按照100：10：5：2：10：2：2.5：4的重量比混合製得打渣劑D1。製備例2將二氧化矽、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鋅、氟矽酸鈉、蛋白石和白雲母按照100：5：3：1.5：8：1：1.5：2.5的重量比混合製得打渣劑D2。製備例3將二氧化矽、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鋅、氟矽酸鈉、蛋白石和白雲母按照100：12：8：4：13：3：3.5：5的重量比混合製得打渣劑D3。實施例11)將鋁、鎂、鉻、鋅、鈀和釩於900℃和真空度為0.7MPa的條件下進行第一熱處理5h，接著向體系中通入惰性氣體(氬氣、氣流壓力為1.3MPa，脈衝頻率為30KHz，氣流速度不大於200m/s)，然後將體系按照10℃/min的速率冷卻至670℃以製得第一金屬液。2)將錫、銀、鐵、鍺和鈧於1180℃和真空度為0.7MPa的條件下進行第二熱處理8h以製得第二金屬液；其中，鋁、鎂、鉻、鋅、鈀、釩、錫、銀、鐵、鍺和鈧的重量比為100：1.15：0.18：1.35：0.30：0.09：5.90：0.08：4.45：0.28：0.15。3)將上述第二金屬液加入至第一金屬液中，並且將混合體系的溫度調節至980℃以進行熔煉3h，然後向混合體系中加入打渣劑D1(混合體系與打渣劑的重量比為100：7)並於1180℃進行打渣處理2h；4)將打渣處理後的混合體系進行壓鑄成型、按照30℃/min的速率冷卻至25℃以製得抗衝擊鋁合金汽車輪轂A1。實施例21)將鋁、鎂、鉻、鋅、鈀和釩於850℃和真空度為0.5MPa的條件下進行第一熱處理4h，接著向體系中通入惰性氣體(氮氣、氣流壓力為1MPa，脈衝頻率為15KHz，氣流速度不大於200m/s)，然後將體系按照5℃/min的速率冷卻至660℃以製得第一金屬液。2)將錫、銀、鐵、鍺和鈧於1150℃和真空度為0.5MPa的條件下進行第二熱處理7h以製得第二金屬液；其中，鋁、鎂、鉻、鋅、鈀、釩、錫、銀、鐵、鍺和鈧的重量比為100：0.95：0.08：1.15：0.15：0.06：5.50：0.05：4.00：0.24：0.12。3)將上述第二金屬液加入至第一金屬液中，並且將混合體系的溫度調節至960℃以進行熔煉2h，然後向混合體系中加入打渣劑D2(混合體系與打渣劑的重量比為100：5)並於1150℃進行打渣處理1h；4)將打渣處理後的混合體系進行壓鑄成型、按照25℃/min的速率冷卻至25℃以製得抗衝擊鋁合金汽車輪轂A2。實施例31)將鋁、鎂、鉻、鋅、鈀和釩於950℃和真空度為0.8MPa的條件下進行第一熱處理8h，接著向體系中通入惰性氣體(氖氣、氣流壓力為1.5MPa，脈衝頻率為40KHz，氣流速度不大於200m/s)，然後將體系按照15℃/min的速率冷卻至680℃以製得第一金屬液。2)將錫、銀、鐵、鍺和鈧於1200℃和真空度為0.8MPa的條件下進行第二熱處理10h以製得第二金屬液；其中，鋁、鎂、鉻、鋅、鈀、釩、錫、銀、鐵、鍺和鈧的重量比為100：1.35：0.28：1.65：0.40：0.12：6.10：0.12：4.85：0.30：0.16。3)將上述第二金屬液加入至第一金屬液中，並且將混合體系的溫度調節至1000℃以進行熔煉4h，然後向混合體系中加入打渣劑D3(混合體系與打渣劑的重量比為100：8)並於1200℃進行打渣處理3h；4)將打渣處理後的混合體系進行壓鑄成型、按照35℃/min的速率冷卻至25℃以製得抗衝擊鋁合金汽車輪轂A3。對比例1按照實施例1的方法進行製得鋁合金汽車輪轂B1，不同的是，步驟1)中未充入惰性氣體。檢測例1將上述鋁合金汽車輪轂進行機械強度的檢測，具體結果見表1。表1拉伸強度/MPa屈服強度/MPa延伸率/％衝擊韌性/J·cm-2A158041517.795A258242016.993A358441917.592B152338914.865通過上述實施例、對比例和檢測例可知，本發明提供的鋁合金汽車輪轂具有優異的機械強度，尤其是抗衝擊強度。以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方 案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp