本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及到一种用于动车组齿轮箱用耐高低温铝合金及其制备方法。
背景技术：
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，由于铝合金同时具有较高的强度和良好的加工成型性能，因此为了较大幅度的降低构件的重量且提高结构的稳定性，可以选择采用铝合金材料代替钢铁材料。目前，铝合金在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着工业经济的飞速发展，对铝合金的需求日益增多，使铝合金的研究也随之深入。目前，我国动车组齿轮箱存在耐高低温性差，强度差等问题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金及其制备方法，其成分合理，工艺优化，得到的铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐高低温且不易出现裂纹等优点，能满足动车组齿轮箱的性能需求。
本发明提出的一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：0.6-1.2％、Cu：0.6-1.1％、Zn：0.08-0.32％、Si：5.5-7.2％、B：0.07-0.18％、Ti：0.09-0.25％、Ni：0.01-0.06％、Nd：0.01-0.08％、Mn：0.2-0.95％、Pt：0.006-0.03％、Cd：0.005-0.018％、Sn：0.003-0.018％、Cr：0.01-0.045％、Ge：0.006-0.024％、Nb：0.035-0.075％、Mo：0.028-0.062％、Hf：0.048-0.08％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
优选地，所述Mg、Cu、Si的重量百分比满足以下关系式：7wt％≤Mg+Cu+Si≤9wt％。
优选地，所述Ge、Nb的重量百分比满足以下关系式：0.045wt％≤Ge+Nb≤0.085wt％。
优选地，所述B、Ti的重量百分比满足以下关系式：0.18wt％≤B+Ti≤0.4wt％。
优选地，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：0.8-1％、Cu：0.8-0.9％、Zn：0.18-0.22％、Si：6.3-6.5％、B：0.12-0.14％、Ti：0.15-0.18％、Ni：0.03-0.05％、Nd：0.05-0.06％、Mn：0.5-0.65％、Pt：0.016-0.02％、Cd：0.01-0.012％、Sn：0.009-0.012％、Cr：0.022-0.03％、Ge：0.015-0.018％、Nb：0.05-0.06％、Mo：0.04-0.045％、Hf：0.06-0.07％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
优选地，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：0.9％、Cu：0.86％、Zn：0.2％、Si：6.4％、B：0.13％、Ti：0.16％、Ni：0.04％、Nd：0.056％、Mn：0.58％、Pt：0.018％、Cd：0.011％、Sn：0.011％、Cr：0.025％、Ge：0.016％、Nb：0.054％、Mo：0.042％、Hf：0.066％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明还提出了一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金的制备方法，具体步骤如下：
S1、熔炼：将熔炼炉预热25-30min，向炉内投放纯Al，加热至715-735℃，待纯Al熔化后恒温30-40min,然后按熔点高低从低到高的顺序依次加入其它各原料，在搅拌状态下待完全熔化后，降温至670-690℃保温30-40min，得到合金液；
S2、精炼：调整炉温至740-760℃，然后向S1中得到的合金液中加入精炼剂，充分搅拌后静置30-45min，扒渣；
S3、铸造：将经S2精炼后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
S4、热处理：将铝合金锭进行固溶处理，然后进行自然时效处理，得到所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，其中固溶处理温度为485-530℃,固溶处理时间为0.4-3.2h。
优选地，在S2中，所述精炼剂是通过惰性气体吹入合金液中。
优选地，在S2中，所述精炼剂其重量占合金液总重量的0.25％-0.4％。
优选地，在S2中，所述精炼剂其原料按重量份包括以下组分：氯化钾40-60份、硫酸钾10-25份、氟化钙10-18份、氧化镁8-15份、氟铝酸钾10-25份、冰晶石5-10份。
本发明中加入Nd、Mn配合使用，提高了铝合金的高低温性能，其中Nd还能提高铝合金的气密性和耐腐蚀性，Mn能提高铝合金的抗挠曲性和强度；加入Mo、Hf配合使用，进一步提高铝合金的耐高低温性能，其中Mo提高了铝合金的强度，Hf与Ni配合使用抑制次生碳化物M23C6和M6C的形成，从而提高了铝合金在高温下的显微组织稳定性；加入Mg、Si并控制两者的含量，在Al液中反应生成强化相Mg2Si，提高了铝合金的强度；加入少量的Cu，生成CuAl2相和Cu3Al2相具有时效强化的效果，可提高铝合金最终的强度，同时Cu与Mg、Al相互配合结合形成S相也能有效提高铝合金的强度和耐高低温性能；为弥补Cu的加入量在一定范围内会带来的耐腐蚀性下降，以及使力学性能下降等问题，以及提高铝合金其它方面的性能，本发明中Mg可与Mo配合提高铝合金的韧性和耐腐蚀性能，Mg还可Zn、Pt配合使得铝合金具有良好的力学性能，Cu与Cr、Ni相互配合，增加了铝合金的抗腐蚀能力，同时Cr能改善合金铸态组织，提高铝合金的塑性及加工性能；加入Cd、Sn，提高铝合金的韧性和延展性；加入Ge、Nb，具有细化晶粒的作用，还能抑制铝合金的再结晶行为，使铝合金具有更优良的力学性能；加入B、Ti并控制其含量，有效细化晶粒，抑制了变形组织的再结晶，有效提高了铝合金的力学性能。本发明中合金成分合理，工艺优化，得到的铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐高低温且不易出现裂纹等优点，能满足动车组齿轮箱的性能需求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：0.6％、Cu：1.1％、Zn：0.08％、Si：7.2％、B：0.07％、Ti：0.25％、Ni：0.01％、Nd：0.08％、Mn：0.2％、Pt：0.03％、Cd：0.005％、Sn：0.018％、Cr：0.01％、Ge：0.024％、Nb：0.035％、Mo：0.062％、Hf：0.048％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的动车组齿轮箱用耐高低温铝合金的制备方法，具体步骤如下：
S1、熔炼：将熔炼炉预热25min，向炉内投放纯Al，加热至735℃，待纯Al熔化后恒温30min,然后按熔点高低从低到高的顺序依次加入其它各原料，在搅拌状态下待完全熔化后，降温至690℃保温40min，得到合金液；
S2、精炼：调整炉温至740℃，然后向S1中得到的合金液中加入精炼剂，充分搅拌后静置45min，扒渣；
S3、铸造：将经S2精炼后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
S4、热处理：将铝合金锭进行固溶处理，然后进行自然时效处理，得到所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，其中固溶处理温度为485℃,固溶处理时间为3.2h。
实施例2
一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：0.75％、Cu：0.96％、Zn：0.14％、Si：6.72％、B：0.096％、Ti：0.225％、Ni：0.02％、Nd：0.064％、Mn：0.37％、Pt：0.025％、Cd：0.008％、Sn：0.015％、Cr：0.022％、Ge：0.021％、Nb：0.042％、Mo：0.051％、Hf：0.052％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的动车组齿轮箱用耐高低温铝合金的制备方法，具体步骤如下：
S1、熔炼：将熔炼炉预热28min，向炉内投放纯Al，加热至730℃，待纯Al熔化后恒温38min,然后按熔点高低从低到高的顺序依次加入其它各原料，在搅拌状态下待完全熔化后，降温至675℃保温33min，得到合金液；
S2、精炼：调整炉温至745℃，然后向S1中得到的合金液中加入精炼剂，充分搅拌后静置33min，扒渣；
S3、铸造：将经S2精炼后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
S4、热处理：将铝合金锭进行固溶处理，然后进行自然时效处理，得到所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，其中固溶处理温度为530℃,固溶处理时间为0.4h。
其中，在S2中，所述精炼剂是通过惰性气体吹入合金液中；
所述精炼剂其重量占合金液总重量的0.25％；
所述精炼剂其原料按重量份包括以下组分：氯化钾40份、硫酸钾25份、氟化钙10份、氧化镁15份、氟铝酸钾10份、冰晶石10份。
实施例3
一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：0.9％、Cu：0.86％、Zn：0.2％、Si：6.4％、B：0.13％、Ti：0.16％、Ni：0.04％、Nd：0.056％、Mn：0.58％、Pt：0.018％、Cd：0.011％、Sn：0.011％、Cr：0.025％、Ge：0.016％、Nb：0.054％、Mo：0.042％、Hf：0.066％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的动车组齿轮箱用耐高低温铝合金的制备方法，具体步骤如下：
S1、熔炼：将熔炼炉预热27min，向炉内投放纯Al，加热至720℃，待纯Al熔化后恒温35min,然后按熔点高低从低到高的顺序依次加入其它各原料，在搅拌状态下待完全熔化后，降温至680℃保温35min，得到合金液；
S2、精炼：调整炉温至750℃，然后向S1中得到的合金液中加入精炼剂，充分搅拌后静置35min，扒渣；
S3、铸造：将经S2精炼后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
S4、热处理：将铝合金锭进行固溶处理，然后进行自然时效处理，得到所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，其中固溶处理温度为505℃,固溶处理时间为1.85h。
其中，在S2中，所述精炼剂是通过惰性气体吹入合金液中；
所述精炼剂其重量占合金液总重量的0.3％；
所述精炼剂其原料按重量份包括以下组分：氯化钾50份、硫酸钾20份、氟化钙15份、氧化镁10份、氟铝酸钾20份、冰晶石7.5份。
实施例4
一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：1.2％、Cu：0.6％、Zn：0.32％、Si：5.5％、B：0.18％、Ti：0.09％、Ni：0.06％、Nd：0.01％、Mn：0.95％、Pt：0.006％、Cd：0.018％、Sn：0.003％、Cr：0.045％、Ge：0.006％、Nb：0.075％、Mo：0.028％、Hf0.08％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的动车组齿轮箱用耐高低温铝合金的制备方法，具体步骤如下：
S1、熔炼：将熔炼炉预热30min，向炉内投放纯Al，加热至715℃，待纯Al熔化后恒温40min,然后按熔点高低从低到高的顺序依次加入其它各原料，在搅拌状态下待完全熔化后，降温至670℃保温30min，得到合金液；
S2、精炼：调整炉温至760℃，然后向S1中得到的合金液中加入精炼剂，充分搅拌后静置45min，扒渣；
S3、铸造：将经S2精炼后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
S4、热处理：将铝合金锭进行固溶处理，然后进行自然时效处理，得到所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，其中固溶处理温度为520℃,固溶处理时间为1.2h。
实施例5
一种动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，所述铝合金其成分按重量百分比包括以下组分：Mg：1.12％、Cu：0.72％、Zn：0.26％、Si：5.8％、B：0.14％、Ti：0.13％、Ni：0.046％、Nd：0.025％、Mn：0.67％、Pt：0.014％、Cd：0.013％、Sn：0.008％、Cr：0.034％、Ge：0.011％、Nb：0.066％、Mo：0.034％、Hf：0.066％，其它杂质元素单个含量≤0.05％，其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的动车组齿轮箱用耐高低温铝合金的制备方法，具体步骤如下：
S1、熔炼：将熔炼炉预热29min，向炉内投放纯Al，加热至730℃，待纯Al熔化后恒温32min,然后按熔点高低从低到高的顺序依次加入其它各原料，在搅拌状态下待完全熔化后，降温至685℃保温38min，得到合金液；
S2、精炼：调整炉温至755℃，然后向S1中得到的合金液中加入精炼剂，充分搅拌后静置42min，扒渣；
S3、铸造：将经S2精炼后的合金液浇注到预热后的铸模型腔中得到铝合金锭；
S4、热处理：将铝合金锭进行固溶处理，然后进行自然时效处理，得到所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金，其中固溶处理温度为495℃,固溶处理时间为2.5h。
其中，在S2中，所述精炼剂是通过惰性气体吹入合金液中；
所述精炼剂其重量占合金液总重量的0.4％；
所述精炼剂其原料按重量份包括以下组分：氯化钾60份、硫酸钾10份、氟化钙18份、氧化镁8份、氟铝酸钾25份、冰晶石5份。
对本发明实施例1-5中所述动车组齿轮箱用耐高低温铝合金在常压下进行性能测试，测试结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。