一种硼酸镁晶须增强a356铝合金轮毂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硼酸镁晶须增强A356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硼酸镁晶须增强A356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:一种硼酸镁晶须增强A356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:Si6.8-7.4, Mg 0.25-0.35, Fe 0.1-0.2, Cu0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、T1.08-0.16、Ga 0.03-0.05, Ce 0.02-0.04, Er0.01-0.03，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1.0-1.5MPa ；
(3)将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入14-18wt%的改性硼酸镁晶须进行球磨混料，球料比为4-6:1，转速为400-500r/min,正反装10_15min交替进行，混料时间为4_5h ；
(4)将混合后的粉料在375-405MPa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 80-100°C /h 升温至 165-185°C，保温 2-3h，再以 70_90°C /h 升温至 330_360°C，保温3-5h，再以90-110°C /h升温至530-550°C，保温6_10h后再在380_400MPa的压力下保压 l-2h ；
(5)将步骤(4)得到的坯料加热在375-395°C，保温2_3h，然后轧制成厚度为30-70mm的热轧板，开轧温度为420-460°C，终轧温度为350-370°C ；
(6)将步骤(5)得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至400-430°C，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至345-365?，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100-150°C/h升温至260-290°C，保温3-5h，再以 80-120°C /h 升温至 450-480°C，保温 l_2h，再以 50_70°C /h 降温至 340-360°C，保温2-4h，空冷至常温，然后以150-200 °C /h升温至370-390 °C，保温2_3h，再以60-80 °C /h升温至530-550°C，保温0.5-lh，室温水淬后以80-90°C /h升温至160_180°C，保温5_10h，再以 40-50°C /h 降温至 75-85°C，保温 2_3h，再以 60-70°C /h 升温至 200_220°C，保温 10_15h ；
(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)所述的硼酸镁晶须改性步骤如下:按照摩尔比2-3:1称取柠檬酸和氯化高锡，在磁力搅拌下将柠檬酸与氯化高锡分别溶于去离子水中，制成浓度分别为30%、40%的溶液，然后将氯化高锡的水溶液缓慢地加入柠檬酸的水溶液中，机械搅拌5-10min，再加入相当于溶液重量30-40%的硼酸镁晶须，机械搅拌20-30min，超声处理4_6min，抽滤，烘干，最后在250-300°C温度下保温0.5-lh，再加热至680-740°C，保温l_2h，冷却至室温即可。
[0006]上述硼酸镁晶须的改性处理，可以提高晶须与金属基体的润湿性，阻止界面反应的发生，从而可以显著提高铝合金材料的力学性能。
[0007]本发明的有益效果:
本发明制得的铝合金轮毂不仅具有A356铝合金较高的韧性、塑性和良好的耐腐蚀性能、减震性能，还兼有硼酸镁晶须的高强度高硬度和良好的耐磨性、良好的高温性能和热稳定性的特点，经久耐用，安全可靠。
【具体实施方式】
[0008]一种硼酸镁晶须增强A356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:Si6.8-7.4, Mg 0.25-0.35, Fe 0.1-0.2, Cu0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、T1.08-0.16、Ga 0.03-0.05, Ce 0.02-0.04, Er0.01-0.03，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1.3MPa ；
(3)将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入16wt%的改性硼酸镁晶须进行球磨混料，球料比为5:1，转速为450r/min,正反装12min交替进行，混料时间为5h ；
(4)将混合后的粉料在385MPa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90°C /h升温至175°C，保温2h，再以80°C /h升温至350°C，保温4h，再以100°C /h升温至540°C，保温8h后再在390MPa的压力下保压1.5h ；
(5)将步骤(4)得到的坯料加热在385°C，保温2.5h，然后轧制成厚度为50mm的热轧板，开轧温度为440 °C，终轧温度为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415°C，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至355°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120°C/h升温至270°C，保温4h，再以100C /h升温至460°C，保温1.5h，再以60°C /h降温至350°C，保温3h，空冷至常温，然后以1800C /h升温至380°C，保温2h，再以70°C /h升温至540°C，保温0.5h，室温水淬后以80°C /h升温至170°C，保温7h，再以45°C /h降温至80°C，保温3h，再以70°C /h升温至210°C，保温 12h ；
(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)所述的硼酸镁晶须改性步骤如下:按照摩尔比2:1称取柠檬酸和氯化高锡，在磁力搅拌下将柠檬酸与氯化高锡分别溶于去离子水中，制成浓度分别为30%、40%的溶液，然后将氯化高锡的水溶液缓慢地加入柠檬酸的水溶液中，机械搅拌8min，再加入相当于溶液重量35%的硼酸镁晶须，机械搅拌25min，超声处理5min，抽滤，烘干，最后在280°C温度下保温0.5h，再加热至720°C，保温1.5h，冷却至室温即可。
[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331MPa，屈服强度228MPa，伸长率14.4%。
【主权项】
1.一种硼酸镁晶须增强A356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:Si6.8-7.4、Mg 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2, Cu0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、T1.08-0.16、Ga 0.03-0.05, Ce 0.02-0.04, Er0.01-0.03，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1.0-1.5MPa ； (3)将雾化得到的合金粉末转入球磨机内，再加入14-18被％的改性硼酸镁晶须进行球磨混料，球料比为4-6:1，转速为400-500r/min,正反装10_15min交替进行，混料时间为4_5h ； (4)将混合后的粉料在375-405MPa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 80-100°C /h 升温至 165-185°C，保温 2-3h，再以 70_90°C /h 升温至 330_360°C，保温3-5h，再以90-110°C /h升温至530-550°C，保温6_10h后再在380_400MPa的压力下保压 l-2h ； (5)将步骤(4)得到的坯料加热在375-395°C，保温2-3h，然后轧制成厚度为30-70mm的热轧板，开轧温度为420-460°C，终轧温度为350-370°C ； (6)将步骤(5)得到的热轧板制成圆饼状坯料，然后预热至400-430°C，用锻压机进行锻压；将锻压得到的轮毂毛坯预热至345-365?，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100-150°C/h升温至260-290°C，保温3-5h，再以 80-120°C /h 升温至 450-480°C，保温 l_2h，再以 50_70°C /h 降温至 340-360°C，保温2-4h，空冷至常温，然后以150-200 °C /h升温至370-390 °C，保温2_3h，再以60-80 °C /h升温至530-550°C，保温0.5-lh，室温水淬后以80-90°C /h升温至160_180°C，保温5_10h，再以 40-50°C /h 降温至 75-85°C，保温 2_3h，再以 60-70°C /h 升温至 200_220°C，保温 10_15h ； (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所述的一种硼酸镁晶须增强A356铝合金轮毂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的硼酸镁晶须改性步骤如下:按照摩尔比2-3:1称取柠檬酸和氯化高锡，在磁力搅拌下将柠檬酸与氯化高锡分别溶于去离子水中，制成浓度分别为30%、40%的溶液，然后将氯化高锡的水溶液缓慢地加入柠檬酸的水溶液中，机械搅拌5-10min，再加入相当于溶液重量30-40%的硼酸镁晶须，机械搅拌20-30min，超声处理4_6min，抽滤，烘干，最后在250-300°C温度下保温0.5-lh，再加热至680-740°C，保温l_2h，冷却至室温即可。
【专利摘要】本发明公开了一种硼酸镁晶须增强A356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：Si 6.8-7.4、Mg 0.25-0.35、Fe 0.1-0.2、Cu 0.1-0.2、Mn 0.05-0.1、Zn 0.05-0.1、Ti0.08-0.16、Ga 0.03-0.05、Ce 0.02-0.04、Er 0.01-0.03，余量为Al。本发明制得的铝合金轮毂不仅具有A356铝合金较高的韧性、塑性和良好的耐腐蚀性能、减震性能，还兼有硼酸镁晶须的高强度高硬度和良好的耐磨性、良好的高温性能和热稳定性的特点，经久耐用，安全可靠。
【IPC分类】C22C121-00, B22F3-18, C22C21-02, B22F3-20, C22C47-14, C22C49-06
【公开号】CN104762536
【申请号】CN201510050246
【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7月8日
【申请日】2015年2月2日