汽車用鋁合金耐磨材料及制備Al-Si-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車用鋁合金耐磨材料，其為Al-Si-Cu-Mg系合金，其主要組分及質(zhì)量百分比為：Si為14.5-17.5%；Mg為0.40-0.70%；Cu為4-6%；Zn<0.1%；Al為余量。本發(fā)明還公開了一種制備Al-Si-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，采用Al-Si-Cu-Mg系合金坯料進(jìn)行半固態(tài)加工成形，制備出Al-Si-Cu-Mg系合金的鑄態(tài)汽車零部件；對鑄態(tài)汽車零部件進(jìn)行T6熱處理，最終得到Al-Si-Cu-Mg系合金的汽車零部件成品。本發(fā)明能得到具有較高的力學(xué)性能以及耐磨性能的汽車零部件的壓鑄件，能實現(xiàn)有效地工藝控制，節(jié)省制造成本，提高輕量高強(qiáng)鋁基合金汽車零部件成品率。
【專利說明】汽車用紹合金耐磨材料及制備AI_Si_Cu_Mg系合金的汽車零部件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料及加工制備汽車零部件的方法，特別是涉及一種輕量高強(qiáng)鋁基合金及加工制備鋁合金汽車零部件的方法，屬金屬材料加工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前半固態(tài)材料方面的研究較少，基本停留在已有的幾種傳統(tǒng)合金材料，如A356、A357及AZ91D和一些變形鋁合金。但是這幾種材料作為半固態(tài)加工材料有局限性，如A356、A357雖然溫度區(qū)間達(dá)到要求，但是半固態(tài)加工力學(xué)性能不高，而部分變形合金的雖然力學(xué)性能較高，但是溫度區(qū)間不夠，半固態(tài)加工流程不易控制。因此開發(fā)既具有較高的力學(xué)性能，又具有較好的工藝控制的合金材料成為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種汽車用鋁合金耐磨材料及制備Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，通過控制Al-S1-Cu-Mg系合金的元素含量，采用半固態(tài)成形加工方法加工鑄態(tài)零部件，并輔以T6熱處理工藝對成形后的鑄態(tài)零部件進(jìn)行后期處理，從而得到具有較高的力學(xué)性能以及耐磨性能的汽車零部件的壓鑄件，能實現(xiàn)有效地工藝控制，節(jié)省制造成本，提高輕量高強(qiáng)鋁基合金汽車零部件成品率。
[0004]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種汽車用鋁合金耐磨材料，其為Al-S1-Cu-Mg系合金，其主要組分及質(zhì)量百分比如
下:
Si 為 14.5-17.5% ；Mg 為 0.40-0.70% ；Cu 為 4-6% ；Zn<0.1% ；A1 為余量。
[0005]本發(fā)明汽車用鋁合金耐磨材料優(yōu)選主要化學(xué)組成為AlSil6Cu4.5Mg0.5，即，其中Si 為 16% ；Mg 為 0.5% ；Cu 為 4.5% ；A1 為余量。
[0006]本發(fā)明還提供一種利用本發(fā)明汽車用鋁合金耐磨材料制備Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，包括坯料半固態(tài)成形加工工藝步驟和熱處理工藝步驟兩個工藝過程，其具體制備方法為:
a.坯料半固態(tài)成形加工工藝步驟:采用Al-S1-Cu-Mg系合金坯料進(jìn)行半固態(tài)加工成形，即，對Al-S1-Cu-Mg系合金坯料實施感應(yīng)加熱，采用多工位旋轉(zhuǎn)式電磁感應(yīng)加熱裝置，溫度500-700°C，功率75-85kw，采用至少8工位加熱方式，各工位加熱時間均等，且皆為35.0-36.0s,對感應(yīng)加熱后的Al-S1-Cu-Mg系合金坯料進(jìn)行半固態(tài)觸變成形，制備出Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件鑄態(tài)初成品；最好控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件鑄態(tài)初成品的布氏硬度為13(Tl40HBS，抗拉強(qiáng)度為25(T270MPa，伸長率為1.6%~2.0%，摩擦率為 7.5 X 10_5~8.0 X 10_5mg/Nm ；
b.熱處理工藝步驟:對經(jīng)過上述步驟a加工工藝過程半固態(tài)觸變成形制備的Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件鑄態(tài)初成品進(jìn)行T6熱處理，其熱處理工藝為:首先在48(T500°C條件下固溶處理1.5^2.5小時，然后再在15(Tl70°C條件下時效?.5^8.5小時，最終得到Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件成品；采用T6熱處理并最好控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的布氏硬度為16(Tl80HBS，抗拉強(qiáng)度為37(T400MPa，伸長率為
4.0%~5.0%，摩擦率為6.3X Kr5~5.0X l(T5mg/Nm ;優(yōu)選在495°C條件下固溶處理2小時，然后再在160°C條件下時效8小時。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
1.本發(fā)明從熱力學(xué)計算出發(fā)，結(jié)合Al-S1-Cu-Mg系鋁合金的熱力學(xué)特點，選擇合適的二次加熱工藝，開發(fā)了適合半固態(tài)成形的Al-S1-Cu-Mg招合金材料,顯著提高招合金零部件的半固態(tài)成型件的力學(xué)性能，同時豐富了適合半固態(tài)成形的合金種類，本發(fā)明適合于鋁合金零件的生產(chǎn)，能得到具有良好力學(xué)性能以及耐磨性能的壓鑄件；
2.本發(fā)明所需要的感應(yīng)加熱時間相比傳統(tǒng)鋁合金短，有利于節(jié)約能源；
3.本發(fā)明為汽車零部件的成型增加了材料種類和成型方式,擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫的信息量。
[0008]4.本發(fā)明工藝易于控制，顯著提高鋁合金零部件的加工質(zhì)量，為輕量高強(qiáng)鋁基合金汽車零部件的半固態(tài)成型提供更加廣闊的發(fā)展前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例鋁合金零件經(jīng)過T6熱處理與未經(jīng)過T6熱處理的拉伸試驗對比。
[0010]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例鋁合金零件經(jīng)過T6熱處理與未經(jīng)過T6熱處理的硬度值對比。
[0011]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例鋁合金零件經(jīng)過T6熱處理與未經(jīng)過T6熱處理的摩擦性能對比。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
在本實施例中，一種汽車用鋁合金耐磨材料，其為Al-S1-Cu-Mg系合金，采用按照表1中主要組分及質(zhì)量百分比的原料熔煉而得的鑄錠坯料。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車用鋁合金耐磨材料，其特征在于，其為Al-S1-Cu-Mg系合金，其主要組分及質(zhì)量百分比如下:
Si 為 14.5-17.5% ；Mg 為 0.40-0.70% ；Cu 為 4-6% ；Zn<0.1% ；A1 為余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車用鋁合金耐磨材料，其特征在于:其主要化學(xué)組成為AlSil6Cu4.5Mg0.5，即，其中 Si 為 16% ；Mg 為 0.5% ；Cu 為 4.5% ；A1 為余量。
3.一種利用權(quán)利要求1所述汽車用鋁合金耐磨材料制備Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，包括坯料半固態(tài)成形加工工藝步驟和熱處理工藝步驟兩個工藝過程，其特征在于，其具體制備方法為: a.坯料半固態(tài)成形加工工藝步驟:采用Al-S1-Cu-Mg系合金坯料進(jìn)行半固態(tài)加工成形，即，對Al-S1-Cu-Mg系合金坯料實施感應(yīng)加熱，采用多工位旋轉(zhuǎn)式電磁感應(yīng)加熱裝置，溫度500-700°C，功率75-85kw，采用至少8工位加熱方式，各工位加熱時間均等，且皆為35.0-36.0s,對感應(yīng)加熱后的Al-S1-Cu-Mg系合金坯料進(jìn)行半固態(tài)觸變成形，制備出Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件鑄態(tài)初成品； b.熱處理工藝步驟:對經(jīng)過上述步驟a加工工藝過程半固態(tài)觸變成形制備的Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件鑄態(tài)初成品進(jìn)行T6熱處理，其熱處理工藝為:首先在48(T500°C條件下固溶處理1.5~2.5小時，然后再在15(Tl70°C條件下時效7.5~8.5小時，最終得到Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，其特征在于:在上述步驟a中，控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件鑄態(tài)初成品的布氏硬度為130~140HBS，抗拉強(qiáng)度為250~270MPa，伸長率為1.6%~2.0%，摩擦率為7.5X10 5~8.0 X 10 5mg/Nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，其特征在于:在上述步驟b中，采用T6熱處理并控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的布氏硬度為16(Tl80HBS，抗拉強(qiáng)度為37(T400MPa，伸長率為4.0%~5.0%，摩擦率為6.3X10 5^5.0 X 10 5mg/Nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3~5中任意一項所述制備Al-S1-Cu-Mg系合金的汽車零部件的方法，其特征在于:在上述步驟b中，在495°C條件下固溶處理2小時，然后再在160°C條件下時效8小時。
【文檔編號】C22C21/02GK103740986SQ201410000591
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】楊弋濤, 范湘 申請人:上海大學(xué)