一种二硼化锆增强7a04铝合金轮毂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法，属于铝合金加工技术领域。
【背景技术】
[0002]轮毂是汽车行驶系统的重要部件之一，是一种要求较高的保安件，它与车辆的行驶性能、乘坐的舒适性和安全性具有很大的关系。铝合金因具有重量轻、节能降耗、价格低、表面质量高、散热性好、易于成型、减振性能好等优点，而被广泛用于制作汽车轮毂。随着汽车工业的快速发展，对铝合金轮毂的性能要求也随之不断提高，传统铸造工艺制得的铝合金轮毂成品容易产生成分偏析，导致成品的力学性能不如人意，无法满足市场的需求。相比于传统的制备工艺，用粉末冶金工艺制备的铝合金材料，可有效地避免成分偏析，减少切削甚至无切削，提高其力学性能。然而目前市场上很少见到粉末冶金工艺制备的铝合金轮毂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分数的合金元素:Zn5.2-6.8,Mg 2-2.5, Cu 1.5-2,Mn 0.3-0.5,Si 0.15-0.25,Cr 0.1-0.2,Ti 0.05-0.UFe 0-0.2,Nb 0.03-0.04,Hf 0.02-0.03，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中进行加热熔化，精炼除气，扒渣，取样分析，二次精炼除气和二次取样分析操作；
(2)将合金液经漏嘴流入喷雾装置中，通过雾化喷嘴进行气体雾化，雾化气体为氮气或氩气，气体压力为0.6-1.2MPa ；
(3)将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入9-14wt%的改性二硼化锆进行球磨混料，球料比为3-5:1，转速为300-400r/min，正反装8_12min交替进行，混料时间为3_5h ；
(4)将混合后的粉料在380-420MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝皮包套处理，然后以55-65°C /h升温至120-140°C，保温l_2h，再以70_80°C /h升温至280-340°C，保温2-4h，再以100-120°C /h升温至515_535°C，保温5_8h后再在360_390MPa的压力下保压
1.5-2.5h ；
(5)将步骤(4)得到的坯料加热在365-395°C，保温1-1.5h，然后轧制成厚度为40-80mm的热轧板，开轧温度为400-440°C，终轧温度为330-360°C ；
(6)将步骤(5)得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至410-430°C，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至340-370°C，再用旋压机进行强力旋压成形；
(7)将旋压之后的轮毂毛坯进行热处理:先以150-200°C/h升温至380-400°C，保温l-2h，再以70-90 °C /h降温至240-280 °C，保温3_5h，空冷至常温，然后以100-150 °C /h升温至320-360 °C，保温2-3h，再以60-80 °C /h升温至475-495 °C，保温l_2h，然后置于60-70°C的水中冷却l-2min，再以70_80°C /h升温至155_165°C，保温2_4h，空冷至常温，再以 50-60 °C /h 升温至 110-130 °C，保温 15_20h ；
(8)将热处理之后的轮毂毛坯进行机加工及表面处理，即得轮毂成品。
[0005]步骤(3)所述的二硼化锆改性步骤如下:将二硼化锆加热至1100-1200°C，保温12-16h，每隔Ih搅动一遍并击碎结块，高温氧化处理结束后炉冷至室温，加入到浓度为l-2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至75-85°C，浸泡l_2h，抽滤，用蒸馏水清洗干净后再加入到浓度为2-3mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至80-90°C，浸泡0.5_lh，抽滤，用蒸馏水清洗干净，烘干即可。
[0006]上述二硼化锆的改性处理不仅可以有效去除二硼化锆表面的金属氧化物以及其它杂质，还可以增大二硼化锆颗粒的比表面积，达到了清洁表面、钝化棱角和粗化表面的目的，极大地改善了二硼化锆颗粒与金属基体的浸润性。
[0007]本发明的有益效果:
本发明采用粉末冶金和锻造相结合的工艺，可以有效避免铸造工艺带来的成分偏析等缺陷，显著提高轮毂的力学性能，制得的铝合金轮毂抗拉强度达到620-650MPa，屈服强度达到560-580MPa，同时具有优异的耐热震性、耐磨性和耐腐蚀性等特点。
【具体实施方式】
[0008]一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分数的合金元素:Zn5.2-6.8,Mg 2-2.5, Cu 1.5-2,Mn 0.3-0.5,Si 0.15-0.25,Cr 0.1-0.2,Ti 0.05-0.UFe 0-0.2,Nb 0.03-0.04,Hf 0.02-0.03，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中进行加热熔化，精炼除气，扒渣，取样分析，二次精炼除气和二次取样分析操作；
(2)将合金液经漏嘴流入喷雾装置中，通过雾化喷嘴进行气体雾化，雾化气体为氮气或氩气，气体压力为0.8MPa ；
(3)将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入12wt%的改性二硼化锆进行球磨混料，球料比为4:1，转速为350r/min,正反装1min交替进行，混料时间为4h ；
(4)将混合后的粉料在390MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝皮包套处理，然后以60°C /h升温至130°C，保温1.5h，再以75°C /h升温至320°C，保温3h，再以110°C /h升温至525 °C，保温6h后再在380MPa的压力下保压2h ；
(5)将步骤(4)得到的坯料加热在375°C，保温1.5h，然后轧制成厚度为60mm的热轧板，开轧温度为420 °C，终轧温度为350 °C ；
(6)将步骤(5)得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至420°C，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至360°C，再用旋压机进行强力旋压成形；
(7)将旋压之后的轮毂毛坯进行热处理:先以180°C/h升温至385°C，保温lh，再以800C /h降温至260°C，保温4h，空冷至常温，然后以120°C /h升温至340°C，保温2.5h，再以700C /h升温至485°C，保温Ih，然后置于65°C的水中冷却lmin，再以75°C /h升温至160°C，保温3h，空冷至常温，再以55°C /h升温至120°C，保温18h ；
(8)将热处理之后的轮毂毛坯进行机加工及表面处理，即得轮毂成品。
[0009]步骤(3)所述的二硼化锆改性步骤如下:将二硼化锆加热至1150°C，保温14h，每隔Ih搅动一遍并击碎结块，高温氧化处理结束后炉冷至室温，加入到浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至80°C，浸泡lh，抽滤，用蒸馏水清洗干净后再加入到浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至90°C，浸泡0.5h，抽滤，用蒸馏水清洗干净，烘干即可。
[0010]经检测，上述制得的铝合金轮毂室温条件下的主要力学性能为:抗拉强度636MPa，屈服强度572MPa，伸长率13.5%。
【主权项】
1.一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)按照以下质量百分数的合金元素:Zn5.2-6.8,Mg 2-2.5, Cu 1.5-2,Mn 0.3-0.5,Si 0.15-0.25,Cr 0.1-0.2,Ti 0.05-0.UFe 0-0.2,Nb 0.03-0.04,Hf 0.02-0.03，余量为Al进行配料，将配好的炉料投入熔化炉中进行加热熔化，精炼除气，扒渣，取样分析，二次精炼除气和二次取样分析操作； (2)将合金液经漏嘴流入喷雾装置中，通过雾化喷嘴进行气体雾化，雾化气体为氮气或氩气，气体压力为0.6-1.2MPa ； (3)将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入9-14wt%的改性二硼化锆进行球磨混料，球料比为3-5:1，转速为300-400r/min，正反装8_12min交替进行，混料时间为3_5h ； (4)将混合后的粉料在380-420MPa的压力下冷等静压成坯料，脱模后用纯铝皮包套处理，然后以55-65°C /h升温至120-140°C，保温l_2h，再以70_80°C /h升温至280-340°C，保温2-4h，再以100-120°C /h升温至515_535°C，保温5_8h后再在360_390MPa的压力下保压1.5-2.5h ； (5)将步骤(4)得到的坯料加热在365-395°C，保温1-1.5h，然后轧制成厚度为40-80mm的热轧板，开轧温度为400-440°C，终轧温度为330-360°C ； (6)将步骤(5)得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至410-430°C，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至340-370°C，再用旋压机进行强力旋压成形； (7)将旋压之后的轮毂毛坯进行热处理:先以150-200°C/h升温至380-400°C，保温l-2h，再以70-90 °C /h降温至240-280 °C，保温3_5h，空冷至常温，然后以100-150 °C /h升温至320-360 °C，保温2-3h，再以60-80 °C /h升温至475-495 °C，保温l_2h，然后置于60-70°C的水中冷却l-2min，再以70_80°C /h升温至155_165°C，保温2_4h，空冷至常温，再以 50-60 °C /h 升温至 110-130 °C，保温 15_20h ； (8)将热处理之后的轮毂毛坯进行机加工及表面处理，即得轮毂成品。
2.根据权利要求1所述的一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的二硼化锆改性步骤如下:将二硼化锆加热至1100-1200°C，保温12-16h，每隔Ih搅动一遍并击碎结块，高温氧化处理结束后炉冷至室温，加入到浓度为l_2mol/L的盐酸溶液中，水浴加热至75-85°C，浸泡l_2h，抽滤，用蒸馏水清洗干净后再加入到浓度为2-3mol/L的氢氧化钠溶液中，水浴加热至80-90°C，浸泡0.5_lh，抽滤，用蒸馏水清洗干净，烘干即可。
【专利摘要】本发明公开了一种二硼化锆增强7A04铝合金轮毂的制备方法，本发明制得的铝合金轮毂由以下质量百分数的合金元素组成：Zn 5.2-6.8、Mg 2-2.5、Cu 1.5-2、Mn 0.3-0.5、Si 0.15-0.25、Cr 0.1-0.2、Ti 0.05-0.1、Fe 0-0.2、Nb 0.03-0.04、Hf 0.02-0.03，余量为Al。本发明采用粉末冶金和锻造相结合的工艺，可以有效避免铸造工艺带来的成分偏析等缺陷，显著提高轮毂的力学性能，制得的铝合金轮毂抗拉强度达到620-650MPa，屈服强度达到560-580MPa，同时具有优异的耐热震性、耐磨性和耐腐蚀性等特点。
【IPC分类】C22C21-10, B22F3-17, B22F3-18
【公开号】CN104674085
【申请号】CN201510050288
【发明人】徐献朝, 徐奇峰
【申请人】安徽省斯特嘉汽车零部件有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月2日