一种改善轮毂开裂用变形铝合金及其加工方法与流程

本发明涉及一种变形铝合金，尤其涉及一种改善轮毂开裂用变形铝合金及其加工方法。
背景技术：
：由于铝合金轮毂安全舒适、美观大方、有效降低油耗等特点，越来越受到广大车主的欢迎与喜欢。如今，铝车轮不仅在几乎所有新的车型中普遍应用，很多汽车发烧友还会用铝合金轮毂替换掉原来的轮毂。但现阶段，铝合金轮毂受原材料的生产成分及合金生产方法限制，轮毂开裂严重，比例大概在50％左右，导致整体成品率较低，同时氧化处理后出现发花、白点等表面缺陷。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：提供一种改善轮毂开裂用变形铝合金，采用本铝合金挤压的轮毂开裂几率降低，以及提供一种前述的改善轮毂开裂用变形铝合金的加工方法。为了解决上述技术问题，本发明改善轮毂开裂用变形铝合金，各组分的重量百分比为：si：≤0.08％，fe：≤0.12％、cu：0.54-0.60％、mn：0.10-0.16％、mg：1.20-1.40％、zn：5.80-6.00％、ti≤0.03％、cr：0.10-0.16％、zr：0.04-0.10％，余量为al。优选的，所述各组分的重量百分比为si：≤0.06％，fe：≤0.12％、cu：0.54％、mn：0.16％、mg：1.20％、zn：6.00％、ti≤0.03％、cr：0.10％、zr：0.10％，余量为al。优选的，所述各组分的重量百分比为si：≤0.06％，fe：≤0.11％、cu：0.55％、mn：0.14％、mg：1.24％、zn：5.96％、ti≤0.03％、cr：0.11％、zr：0.08％，余量为al。优选的，所述各组分的重量百分比为si：≤0.07％，fe：≤0.10％、cu：0.56％、mn：0.13％、mg：1.28％、zn：5.92％、ti≤0.03％、cr：0.12％、zr：0.07％，余量为al。优选的，所述各组分的重量百分比为si：≤0.07％，fe：≤0.09％、cu：0.57％、mn：0.12％、mg：1.32％、zn：5.88％、ti≤0.03％、cr：0.13％、zr：0.06％，余量为al。优选的，所述各组分的重量百分比为si：≤0.08％，fe：≤0.08％、cu：0.58％、mn：0.11％、mg：1.36％、zn：5.84％、ti≤0.03％、cr：0.14％、zr：0.05％，余量为al。优选的，所述各组分的重量百分比为si：≤0.08％，fe：≤0.07％、cu：0.60％、mn：0.10％、mg：1.40％、zn：5.80％、ti≤0.03％、cr：0.16％、zr：0.04％，余量为al。本发明前述任何一种改善轮毂开裂用变形铝合金的加工方法，包括如下步骤：(1)将铝液、铝锭、铝铜合金、铝锰合金、镁锭、锌锭、铝铬合金和铝锆合金加入到熔炼炉内进行熔化，待炉内铝液温度到达730℃进行一次精炼作业；(2)调整合金成分；(3)合金成分合格后待铝液温度达到740℃后进行转炉至保温炉；(4)在保温炉内进行二次精炼作业并静置，二次精炼温度为730℃，精炼时间控制在0.5h，静置时间控制在25min；(5)二次精炼作业结束后进行引流浇铸，经过铝钛硼在线细化、在线除气以及在线过滤后进行铸造；(6)铸造完成后进行均质，均质采用双级均质工艺，一级均质温度为350℃，一级均质保温时间控制在4h，二级均质温度为470℃，二级均质保温时间控制在24h。优选的，所述的步骤(5)中在线过滤是指40目和60目双级过滤。本发明控制si、fe元素的含量，在7系变形铝合金中，si和fe元素通常被认为是杂质元素，因为它们在铝合金中容易形成脆性相，这些脆性相在均匀化难以溶解于基体当中，对随后的变形加工过程产生不利影响，当材料变形时，这些难溶的脆性相变形程度与基体变形程度不一致，就容易在基体与脆性相的交界面上产生孔隙，造成微观裂纹。微观裂纹在材料的使用过程中会演变为宏观裂纹，降低合金的断裂韧性。同时，si与mg生产mg2si，减少了合金中主要强化相mgzn2和t(mg3zn3al2)相的数量，从而降低了合金的强度。本发明控制cu元素的含量，可增强合金的塑性、强度、重复加载抗力以及耐蚀性，且cu原子在高zn合金中能溶入gp区，使得时效析出得到了有效的延缓。本发明控制mn、cr元素的含量，在7系变形铝合金中可形成al(crfe)、al12(crmn)、al6mn等相，这些相的存在，使得合金的再结晶温度得到提高，因此可以有效限制再结晶中的形核及长大，进而使得合金晶粒细小，强度、抗应力腐蚀能力提高。本发明控制zr元素的含量，在7系变形铝合金中形成al3zr，其弥散度较高，且结构致密。本发明控制mg、zn元素的含量，zn元素含量越高，gp区的密度就越大，合金强度也就越高，但如果zn含量超过其在al基体的固溶极限(质量分数为8％)，铸造过程中很容易引起元素偏析，组织粗大，延展性差，容易开裂。加入适量的mg，则zn和mg能形成mgzn2强化相，该合金具有很强的时效硬化能力。本发明使用铝液加铝锭进行生产，不添加任何其他回料，以此避免所用的回料原始固态组织残存在材料中，从而对合金的显微组织和性能造成不利的影响。本发明中cu、mn、cr、zr元素均以中间合金形式加入，mg、zn以镁锭、锌锭形式加入，最大程度的减少组织遗传性的影响。本发明中采用双级均质工艺进行均质处理，在均质处理后zn、mg、cu元素在晶内和晶界得以充分地扩散，最大程度的消除了组织偏析，同时，双级均质最有利于获得尺寸细小、均匀分散分布的al3zr粒子细化晶粒。本发明的有效效果是：本发明通过以上化学成分改善，获得的铝合金晶粒度较小，晶层厚度大大降低，使得本发明铝合金材料不易开裂，采用本发明加工方法制得的铝合金材料的轮毂开裂比例不高于1％，同时氧化处理后无发花、白点。附图说明图1是常规7系铝合金的金相图；图2是实施例1的金相图；图3是实施例2的金相图；图4是实施例3的金相图；图5是实施例4的金相图；图6是实施例5的金相图；图7是实施例6的金相图；具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。1、将铝液、铝锭、铝铜合金、铝锰合金、镁锭、锌锭、铝铬合金和铝锆合金加入到熔炼炉内进行熔化，待炉内铝液温度到达730℃进行一次精炼作业，精炼时间控制在0.5h。按照下表1调试出各实施例的成分。表12、一次精炼完成后进行成分分析，不合格进行合金成分调整，合金成分合格后待铝液温度达到740℃后进行转炉至保温炉。3、在保温炉内进行二次精炼作业并静置，二次精炼温度为730℃，精炼时间控制在0.5h，静置时间控制在25min。4、二次精炼作业结束后进行引流浇铸，经过铝钛硼在线细化、在线除气、在线过滤后进行铸造。本发明特别采用40目和60目双级进行过滤。5、铸造完成后进行均质，均质采用双级均质工艺，一级均质温度为350℃，一级均质保温时间控制在4h，二级均质温度为470℃，二级均质保温时间控制在24h。表2(表1中各合金的铝棒晶粒度与最大晶粒度)平均晶粒度/um最大晶粒度/um常规7系合金102188实施例178128实施例280130实施例381125实施例479128实施例582125实施例680126表3(表1中各合金挤压后型材的粗晶情况)粗晶层厚度/um备注常规7系合金146.273图1实施例135.307图2实施例237.829图3实施例327.741图4实施例430.263图5实施例540.351图6实施例622.697图7表4(表1中各合金加工后所致轮毂开裂及表面处理情况)开裂占比表面情况实施例10.8％氧化处理后无发花、白点实施例20.7％氧化处理后无发花、白点实施例30.8％氧化处理后无发花、白点实施例40.9％氧化处理后无发花、白点实施例50.8％氧化处理后无发花、白点实施例60.9％氧化处理后无发花、白点尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12