本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域，具體涉及一種用于車(chē)身制造的質(zhì)輕抗裂鋁合金的加工工藝。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，以汽車(chē)為代表的交通工具需要通過(guò)減輕車(chē)身的重量，來(lái)進(jìn)一步提升燃料利用率。在汽車(chē)制造業(yè)中，鋁合金作為一種輕質(zhì)金屬材料，比重小，強(qiáng)度高，被廣泛應(yīng)用于車(chē)身加工中，其力學(xué)性能以及鑄造性能都十分優(yōu)異，但是鋁合金在鑄造過(guò)程中和其它合金一樣，在凝固時(shí)會(huì)因體積収縮而產(chǎn)生縮孔、縮松，導(dǎo)致其內(nèi)部應(yīng)力較大，嚴(yán)重影響鋁合金鑄件的機(jī)械性能、氣密性以及耐蝕性。

因此，為了解決以上問(wèn)題研制出一種鋁合金是本領(lǐng)域技術(shù)人員所急需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于車(chē)身制造的質(zhì)輕抗裂鋁合金的加工工藝。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于車(chē)身制造的質(zhì)輕抗裂鋁合金的加工工藝，質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金的組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Cu：1.2～2％、Zn：0.3～5％、Li：0.1～9％、Ni：1.1～2.1％、Zr：0.2～0.5％、Ti：0.3～0.5％、Hf：0.1～0.7％、Si：1.5～3.2％、V：0.3～1％、Mg：0.6～1.2％、稀土：3.2～15％，其余為Al。

進(jìn)一步地，具體加工工藝為：

(1)按照質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金中的金屬元素配比配制一定合金原料，放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，升溫至820～870℃后熔化，待完全熔化為合金液后加入精煉劑進(jìn)行精煉；

(2)向精煉完成的合金液中添加變質(zhì)劑，升溫至920～950℃后保溫0.5～1h，再快速升溫至1000～1050℃，并以30～35℃/min的速度降溫澆鑄成鋁合金錠；

(3)待鋁合金錠的表面溫度下降至280～320℃時(shí)，放入真空自耗電極電弧爐進(jìn)行重熔，待鋁合金錠完全熔化為鋁合金液后加入稀土，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以1mA/s的速度增加至200mA，待稀土完全溶于鋁合金液中時(shí)，繼續(xù)以2mA/s的速度將電子槍束流增加至400mA，并將電子束束斑直徑調(diào)整為25nm，時(shí)長(zhǎng)為5～10min，獲得稀土鋁合金液；然后澆鑄至溫度為200～300℃的金屬鑄型中形成稀土鋁合金錠以備用；

(5)將稀土鋁合金錠分為兩部分，分別放入溫度為800～850℃以及1000～1050℃的兩個(gè)電阻爐中重新熔化，分別得到低溫稀土鋁合金液以及高溫稀土鋁合金液；將高溫稀土鋁合金液倒入低溫稀土鋁合金液中，均勻混合后，保持溫度于870～920℃，并澆鑄至溫度為200～300℃的金屬鑄型中，獲得質(zhì)輕抗裂鋁合金。

作為優(yōu)選，稀土為Gd、Y、Sc、Sm、Nd、Yb以及La中的任意一種或者任意幾種的組合。

作為優(yōu)選，步驟(2)中的變質(zhì)劑的添加量為合金液質(zhì)量的7～15％，為P-Cu+RE復(fù)合變質(zhì)劑，加入量占變質(zhì)劑質(zhì)量的百分比分別為P-Cu：3～14％、RE：86～97％。

作為優(yōu)選，質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金的組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Cu：1.5～1.8％、Zn：1.8～4％、Li：1～7％、Ni：1.3～1.8％、Zr：0.3～0.5％、Ti：0.4～0.5％、Hf：0.2～0.5％、Si：1.7～3％、V：0.4～0.8％、Mg：0.7～1％、稀土：5～12％，其余為Al。

本發(fā)明提供了一種質(zhì)輕抗裂的鋁合金，由Cu、Zn、Li、Ni、Zr、Ti、Hf、Si、V、Mg、稀土以及Al組成。其中Al作為合金的主體元素，添加稀土元素則能夠改變合金的β相結(jié)構(gòu)，Li和Zr有強(qiáng)烈的細(xì)化晶粒和凈化合金液作用，并且Li還能夠使合金凝固時(shí)結(jié)晶潛熱發(fā)生改變；Ni為淬透性元素，可充分提高合金的淬透性以及抗沖擊韌性；Ti具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)具有良好的耐高溫性；Hf可防止斷面裂紋的產(chǎn)生；并且微量的V能夠賦予本合金一些特殊機(jī)能，如提高抗張強(qiáng)度和屈服點(diǎn)；并且本發(fā)明還提供了具體的加工方法，在現(xiàn)有合金加工工藝的基礎(chǔ)上，使用變質(zhì)劑與電子束熔煉相結(jié)合，保證合金在凝固之后的顯微組織非常細(xì)小，利用合金制造的鑄件機(jī)械性能、氣密性以及耐蝕性大大提升。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用獨(dú)創(chuàng)的成分配比以及工藝，保證合金在冷卻凝固時(shí)不發(fā)生收縮，有效避免縮孔以及縮松等缺陷的產(chǎn)生，同時(shí)合金顯微組織細(xì)小，進(jìn)一步保證加工性能以及機(jī)械性能的顯著提高，降低鑄件加工成本；利用本合金制造的車(chē)身件不僅質(zhì)輕，同時(shí)具有優(yōu)秀的抗裂性、耐磨蝕性，能夠促使汽車(chē)鑄造技術(shù)的迅速發(fā)展。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

一種用于車(chē)身制造的質(zhì)輕抗裂鋁合金的加工工藝，質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金的組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Cu：1.2％、Zn：0.3％、Li：0.1％、Ni：1.1％、Zr：0.2％、Ti：0.3％、Hf：0.1％、Si：1.5％、V：0.3％、Mg：0.6％、稀土：3.2％，其余為Al。

具體加工工藝為：

(1)按照質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金中的金屬元素配比配制一定合金原料，放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，升溫至820℃后熔化，待完全熔化為合金液后加入精煉劑進(jìn)行精煉；

(2)向精煉完成的合金液中添加變質(zhì)劑，升溫至920℃后保溫0.5h，再快速升溫至1000℃，并以35℃/min的速度降溫澆鑄成鋁合金錠；

(3)待鋁合金錠的表面溫度下降至280℃時(shí)，放入真空自耗電極電弧爐進(jìn)行重熔，待鋁合金錠完全熔化為鋁合金液后加入稀土，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以1mA/s的速度增加至200mA，待稀土完全溶于鋁合金液中時(shí)，繼續(xù)以2mA/s的速度將電子槍束流增加至400mA，并將電子束束斑直徑調(diào)整為25nm，時(shí)長(zhǎng)為5min，獲得稀土鋁合金液；然后澆鑄至溫度為200℃的金屬鑄型中形成稀土鋁合金錠以備用；

(5)將稀土鋁合金錠分為兩部分，分別放入溫度為800℃以及1000℃的兩個(gè)電阻爐中重新熔化，分別得到低溫稀土鋁合金液以及高溫稀土鋁合金液；將高溫稀土鋁合金液倒入低溫稀土鋁合金液中，均勻混合后，保持溫度于870℃，并澆鑄至溫度為200℃的金屬鑄型中，獲得質(zhì)輕抗裂鋁合金。

稀土為Gd。

步驟(2)中的變質(zhì)劑的添加量為合金液質(zhì)量的7％，為P-Cu+RE復(fù)合變質(zhì)劑，加入量占變質(zhì)劑質(zhì)量的百分比分別為P-Cu：3％、RE：97％。

實(shí)施例2：

一種用于車(chē)身制造的質(zhì)輕抗裂鋁合金的加工工藝，質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金的組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Cu：2％、Zn：5％、Li：9％、Ni：2.1％、Zr：0.5％、Ti：0.5％、Hf：0.7％、Si：3.2％、V：1％、Mg：1.2％、稀土：15％，其余為Al。

具體加工工藝為：

(1)按照質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金中的金屬元素配比配制一定合金原料，放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，升溫至870℃后熔化，待完全熔化為合金液后加入精煉劑進(jìn)行精煉；

(2)向精煉完成的合金液中添加變質(zhì)劑，升溫至950℃后保溫1h，再快速升溫至1050℃，并以32℃/min的速度降溫澆鑄成鋁合金錠；

(3)待鋁合金錠的表面溫度下降至320℃時(shí)，放入真空自耗電極電弧爐進(jìn)行重熔，待鋁合金錠完全熔化為鋁合金液后加入稀土，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以1mA/s的速度增加至200mA，待稀土完全溶于鋁合金液中時(shí)，繼續(xù)以2mA/s的速度將電子槍束流增加至400mA，并將電子束束斑直徑調(diào)整為25nm，時(shí)長(zhǎng)為10min，獲得稀土鋁合金液；然后澆鑄至溫度為300℃的金屬鑄型中形成稀土鋁合金錠以備用；

(5)將稀土鋁合金錠分為兩部分，分別放入溫度為850℃以及1050℃的兩個(gè)電阻爐中重新熔化，分別得到低溫稀土鋁合金液以及高溫稀土鋁合金液；將高溫稀土鋁合金液倒入低溫稀土鋁合金液中，均勻混合后，保持溫度于920℃，并澆鑄至溫度為300℃的金屬鑄型中，獲得質(zhì)輕抗裂鋁合金。

稀土為Sc。

步驟(2)中的變質(zhì)劑的添加量為合金液質(zhì)量的5％，為P-Cu+RE復(fù)合變質(zhì)劑，加入量占變質(zhì)劑質(zhì)量的百分比分別為P-Cu：14％、RE：86％。

實(shí)施例3：

一種用于車(chē)身制造的質(zhì)輕抗裂鋁合金的加工工藝，質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金的組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Cu：1.5～1.8％、Zn：1.8～4％、Li：1～7％、Ni：1.3～1.8％、Zr：0.3～0.5％、Ti：0.4～0.5％、Hf：0.2～0.5％、Si：1.7～3％、V：0.4～0.8％、Mg：0.7～1％、稀土：5～12％，其余為Al。

具體加工工藝為：

(1)按照質(zhì)輕抗裂鎂鋁合金中的金屬元素配比配制一定合金原料，放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，升溫至850℃后熔化，待完全熔化為合金液后加入精煉劑進(jìn)行精煉；

(2)向精煉完成的合金液中添加變質(zhì)劑，升溫至933℃后保溫0.7h，再快速升溫至1020℃，并以30℃/min的速度降溫澆鑄成鋁合金錠；

(3)待鋁合金錠的表面溫度下降至300℃時(shí)，放入真空自耗電極電弧爐進(jìn)行重熔，待鋁合金錠完全熔化為鋁合金液后加入稀土，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以1mA/s的速度增加至200mA，待稀土完全溶于鋁合金液中時(shí)，繼續(xù)以2mA/s的速度將電子槍束流增加至400mA，并將電子束束斑直徑調(diào)整為25nm，時(shí)長(zhǎng)為7min，獲得稀土鋁合金液；然后澆鑄至溫度為260℃的金屬鑄型中形成稀土鋁合金錠以備用；

(5)將稀土鋁合金錠分為兩部分，分別放入溫度為820℃以及1030℃的兩個(gè)電阻爐中重新熔化，分別得到低溫稀土鋁合金液以及高溫稀土鋁合金液；將高溫稀土鋁合金液倒入低溫稀土鋁合金液中，均勻混合后，保持溫度于900℃，并澆鑄至溫度為240℃的金屬鑄型中，獲得質(zhì)輕抗裂鋁合金。

稀土為Gd、Sm、Yb以及La的組合。

步驟(2)中的變質(zhì)劑的添加量為合金液質(zhì)量的10％，為P-Cu+RE復(fù)合變質(zhì)劑，加入量占變質(zhì)劑質(zhì)量的百分比分別為P-Cu：10％、RE：90％。

分別通過(guò)以上三個(gè)實(shí)施例提供的加工工藝制作10mm厚的板狀鑄件，分別進(jìn)行力學(xué)測(cè)試。

實(shí)施例1的屈服強(qiáng)度達(dá)到450～460Mpa，抗拉強(qiáng)度到達(dá)468～473Mpa，延伸率為14％；實(shí)施例2的屈服強(qiáng)度達(dá)到470～476Mpa，抗拉強(qiáng)度到達(dá)483～490Mpa，延伸率為13％；實(shí)施例3的屈服強(qiáng)度達(dá)到491～495Mpa，抗拉強(qiáng)度到達(dá)503～507Mpa，延伸率為9％。

綜上，通過(guò)以上三個(gè)實(shí)施例獲得的合金都具有優(yōu)異的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，以及較低的延伸率，并且實(shí)施例3所公開(kāi)的工藝參數(shù)以及成分配比為佳。

最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制性技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。