本發(fā)明涉及低壓鑄造，尤其涉及一種高強高硬鋁合金材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對于汽車零部件的性能要求也日益提高。特別是在制動系統(tǒng)中，制動鉗體作為關(guān)鍵部件，其材質(zhì)和制造工藝對于汽車的安全性和效能具有至關(guān)重要的影響。傳統(tǒng)的制動鉗體多采用鑄鐵材質(zhì)，雖然其強度和硬度滿足使用要求，但重量較大，不利于汽車的輕量化設(shè)計，從而影響了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性能。

2、為了響應(yīng)汽車行業(yè)對輕量化的迫切需求，鋁合金材質(zhì)逐漸受到關(guān)注。鋁合金具有密度小、強度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點，是理想的輕量化材料。然而，傳統(tǒng)的重力鑄造方法雖然簡單易行，但生產(chǎn)效率低，且鑄件的組織致密度和機械性能往往難以達(dá)到最優(yōu)。低壓鑄造技術(shù)的出現(xiàn)，為鋁合金的高精度、高效率制造提供了可能。低壓鑄造能夠在較低的壓力下將熔融金屬壓入模具，有效減少氣孔和縮孔等鑄造缺陷，提高鑄件的質(zhì)量和性能。同時，低壓鑄造還能大幅提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

3、針對鋁合金制動鉗體的特殊應(yīng)用場合，要求其具備高強度和高硬度以保證制動效果，以確保在緊急制動等極端情況下鉗體的穩(wěn)定性和可靠性，同時對延伸率沒有較高的要求。但直接應(yīng)用重力鑄造材料，使得強度與硬度均達(dá)不到使用要求，因此，開發(fā)一種適用于低壓鑄造的高強度高硬度鋁合金材料，并探索其相應(yīng)的熱處理方法，對于提升鋁合金制動鉗體的整體性能具有重要意義。

4、故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種高強高硬鋁合金材料及其制備方法與應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明之第一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中，鋁合金制動鉗體的強度、硬度及延伸率等均不足以保證制動效果，可靠性較低，且存在極大的不穩(wěn)定性等缺陷提供一種高強高硬鋁合金材料。

2、本發(fā)明之第二目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中，鋁合金制動鉗體的強度、硬度及延伸率等均不足以保證制動效果，可靠性較低，且存在極大的不穩(wěn)定性等缺陷提供一種高強高硬鋁合金材料的應(yīng)用。

3、本發(fā)明之第三目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中，鋁合金制動鉗體的強度、硬度及延伸率等均不足以保證制動效果，可靠性較低，且存在極大的不穩(wěn)定性等缺陷提供一種高強高硬鋁合金材料的制備方法。

4、為實現(xiàn)本發(fā)明之第一目的，本發(fā)明提供一種高強高硬鋁合金材料，所述高強高硬鋁合金材料，按重量百分比計，包括以下組分：si：6.5～7.5wt％、mg：0.45～0.55wt％、ti：0.1～0.2wt％、fe：wt％≤0.12wt％、cu：wt％≤0.1wt％、mn：wt％≤0.1wt％、zn：wt％≤0.07wt％、pb：wt％≤0.03wt％、p：wt％≤0.03wt％、cr：wt％≤0.03wt％、ni：wt％≤0.03wt％、ca：wt％≤0.03wt％、sn：wt％≤0.025wt％、sr：0.01～0.015wt％、余量為al。

5、可選地，所述高強高硬鋁合金材料，按重量百分比計，包括以下組分：si：7.5wt％、mg：0.55wt％、ti：0.2wt％、fe：0.12wt％、cu：0.1wt％、mn：0.1wt％、zn：0.07wt％、pb：0.03wt％、p：0.03wt％、cr：0.03wt％、ni：0.03wt％、ca：0.03wt％、sn：0.025wt％、sr：0.015wt％、余量為al。

6、可選地，所述高強高硬鋁合金材料，按重量百分比計，包括以下組分：si：6.5wt％、mg：0.45wt％、ti：0.1wt％、fe：0.12wt％、cu：0.1wt％、mn：0.1wt％、zn：0.07wt％、pb：0.03wt％、p：0.03wt％、cr：0.03wt％、ni：0.03wt％、ca：0.03wt％、sn：0.025wt％、sr：0.015wt％、余量為al。

7、為實現(xiàn)本發(fā)明之第二目的，本發(fā)明提供一種高強高硬鋁合金材料的應(yīng)用，所述高強高硬鋁合金材料應(yīng)用于制動鉗體的低壓鑄造。

8、為實現(xiàn)本發(fā)明之第三目的，本發(fā)明提供一種高強高硬鋁合金材料之制備方法，所述高強高硬鋁合金材料之制備方法，包括：

9、執(zhí)行步驟s1：按重量百分比計，以si：6.5～7.5wt％、mg：0.45～0.55wt％、ti：0.1～0.2wt％、fe：wt％≤0.12wt％、cu：wt％≤0.1wt％、mn：wt％≤0.1wt％、zn：wt％≤0.07wt％、pb：wt％≤0.03wt％、p：wt％≤0.03wt％、cr：wt％≤0.03wt％、ni：wt％≤0.03wt％、ca：wt％≤0.03wt％、sn：wt％≤0.025wt％、sr：0.01～0.015wt％、余量為al的配比進(jìn)行配料；

10、執(zhí)行步驟s2：將配料的混合物置入熔化爐，所述熔化爐的熔煉溫度t≥750℃，并使用石墨棒持續(xù)攪拌；

11、執(zhí)行步驟s3：待混合物在熔化爐內(nèi)熔化后，投入打渣劑進(jìn)行打渣和精煉；

12、執(zhí)行步驟s4：將鋁合金熔液倒入中轉(zhuǎn)爐，關(guān)閉并密封爐口，以保證爐內(nèi)處于密閉狀態(tài)，繼而啟動中轉(zhuǎn)爐，使得爐內(nèi)溫度達(dá)到740℃，同時在爐內(nèi)充入ar，對鋁合金熔液持續(xù)攪拌，完成除氣工藝；

13、執(zhí)行步驟s5：將所述鋁合金熔液在中轉(zhuǎn)爐中靜置；

14、執(zhí)行步驟s6：將靜置后的鋁合金熔液制成鋁錠或轉(zhuǎn)入定量爐保溫，以備低壓鑄造使用。

15、可選地，在步驟s2中，所述熔化爐的熔煉溫度t滿足750℃≤t≤770℃，并使用石墨棒持續(xù)攪拌不少于20min。

16、可選地，在步驟s4中，將鋁合金熔液倒入中轉(zhuǎn)爐，關(guān)閉并密封爐口，以保證爐內(nèi)處于密閉狀態(tài)，繼而啟動中轉(zhuǎn)爐，使得爐內(nèi)溫度達(dá)到740℃，同時在爐內(nèi)充入ar，對鋁合金熔液持續(xù)攪拌10min。

17、可選地，所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，進(jìn)一步包括：

18、執(zhí)行步驟s7：低壓鑄造完成后進(jìn)行t6熱處理。

19、可選地，所述t6熱處理參數(shù)為：540～550℃固溶，升溫時間為90～100min，保溫時間為360～380min；25～35℃水溫淬火，時間3～4min；時效溫度180～190℃，升溫時間為90～100min，保溫時間為260～280min；出爐空冷。

20、綜上所述，本發(fā)明通過提高主要合金元素si、mg、ti的含量，添加或限制微量元素，優(yōu)化材料金相組織，通過t6熱處理，使鋁合金制動鉗體具有良好的強度與硬度，同時延伸率滿足要求，使所制備的鋁合金制動鉗體具備高強度和高硬度以保證制動效果，確保在極端情況下鉗體的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種高強高硬鋁合金材料，其特征在于，所述高強高硬鋁合金材料，按重量百分比計，包括以下組分：si：6.5～7.5wt％、mg：0.45～0.55wt％、ti：0.1～0.2wt％、fe：wt％≤0.12wt％、cu：wt％≤0.1wt％、mn：wt％≤0.1wt％、zn：wt％≤0.07wt％、pb：wt％≤0.03wt％、p：wt％≤0.03wt％、cr：wt％≤0.03wt％、ni：wt％≤0.03wt％、ca：wt％≤0.03wt％、sn：wt％≤0.025wt％、sr：0.01～0.015wt％、余量為al。

2.如權(quán)利要求1所述高強高硬鋁合金材料，其特征在于，所述高強高硬鋁合金材料，按重量百分比計，包括以下組分：si：7.5wt％、mg：0.55wt％、ti：0.2wt％、fe：0.12wt％、cu：0.1wt％、mn：0.1wt％、zn：0.07wt％、pb：0.03wt％、p：0.03wt％、cr：0.03wt％、ni：0.03wt％、ca：0.03wt％、sn：0.025wt％、sr：0.015wt％、余量為al。

3.如權(quán)利要求1所述高強高硬鋁合金材料，其特征在于，所述高強高硬鋁合金材料，按重量百分比計，包括以下組分：si：6.5wt％、mg：0.45wt％、ti：0.1wt％、fe：0.12wt％、cu：0.1wt％、mn：0.1wt％、zn：0.07wt％、pb：0.03wt％、p：0.03wt％、cr：0.03wt％、ni：0.03wt％、ca：0.03wt％、sn：0.025wt％、sr：0.015wt％、余量為al。

4.如權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的高強高硬鋁合金材料，其特征在于，所述高強高硬鋁合金材料應(yīng)用于制動鉗體的低壓鑄造。

5.一種如權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，包括：

6.如權(quán)利要求5所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，所述熔化爐的熔煉溫度t滿足750℃≤t≤770℃，并使用石墨棒持續(xù)攪拌不少于20min。

7.如權(quán)利要求5所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，其特征在于，在步驟s4中，將鋁合金熔液倒入中轉(zhuǎn)爐，關(guān)閉并密封爐口，以保證爐內(nèi)處于密閉狀態(tài)，繼而啟動中轉(zhuǎn)爐，使得爐內(nèi)溫度達(dá)到740℃，同時在爐內(nèi)充入ar，對鋁合金熔液持續(xù)攪拌10min。

8.如權(quán)利要求5所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，進(jìn)一步包括：

9.如權(quán)利要求8所述高強高硬鋁合金材料的制備方法，其特征在于，所述t6熱處理參數(shù)為：540～550℃固溶，升溫時間為90～100min，保溫時間為360～380min；25～35℃水溫淬火，時間3～4min；時效溫度180～190℃，升溫時間為90～100min，保溫時間為260～280min；出爐空冷。

技術(shù)總結(jié)
一種高強高硬鋁合金材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于低壓鑄造技術(shù)領(lǐng)域。所述高強高硬鋁合金材料應(yīng)用于制動鉗體的低壓鑄造，按重量百分比計，包括以下組分：Si：6.5～7.5wt％、Mg：0.45～0.55wt％、Ti：0.1～0.2wt％、Fe：wt％≤0.12wt％、Cu：wt％≤0.1wt％、Mn：wt％≤0.1wt％、Zn：wt％≤0.07wt％、Pb：wt％≤0.03wt％、P：wt％≤0.03wt％、Cr：wt％≤0.03wt％、Ni：wt％≤0.03wt％、Ca：wt％≤0.03wt％、Sn：wt％≤0.025wt％、Sr：0.01～0.015wt％、余量為Al。本發(fā)明通過提高合金元素Si、Mg、Ti的含量，添加或限制微量元素，優(yōu)化材料金相組織，通過T6熱處理，使其具有良好的強度與硬度，同時延伸率滿足要求，以保證制動效果，確保在極端情況下鉗體的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：王曉迪,劉強,郭海軍,洪浩洋,齊佳寧,蔡南,池慧,白幫偉,徐世文,朱志華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中信戴卡股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26