一種汽車控制臂用可鍛造高強(qiáng)高韌鋁合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車控制臂用可鍛造高強(qiáng)高韌6X82鋁合金。
【背景技術(shù)】
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[0002]鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中己大量應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。
[0003]隨著鍛造鋁合金的廣泛應(yīng)用，對于鍛造后的性能及功能影響最大來自于鍛造前的坯料，而要想獲得高強(qiáng)度及高韌性的鍛造制品，坯料的成分及晶粒組織至關(guān)重要。汽車控制臂用的6082鍛造件，要求鍛造后的抗拉強(qiáng)度達(dá)到440Mpa以上，且粗晶環(huán)小于3mm，國內(nèi)擠壓坯料無法滿足要求，完全依賴進(jìn)口，故而極大的增加了生產(chǎn)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的是提供一種汽車控制臂用可鍛造高強(qiáng)高韌6X82鋁合金，它具有比強(qiáng)度高、可鍛性好且安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代汽車用傳動和承載關(guān)鍵部件的基礎(chǔ)材料，能很好的滿足國內(nèi)高端鍛造鋁合金坯料的要求，推動國內(nèi)鍛造鋁合金的技術(shù)進(jìn)步，也為整個(gè)鋁加工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供支持。
[0005]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:它的制備工藝為①:進(jìn)一步優(yōu)化汽車控制臂鋁合金的成分，并引入原位納米顆粒強(qiáng)化，從而使最終獲得的汽車控制臂綜合力學(xué)性能進(jìn)一步提高。
[0006]在合金成分控制上，首先將Si含量和Mg含量分別由6082的1.05-1.12 %和0.82-0.95%下降到0.95-1.05%和提高到0.9_1.0%，目的是在減少游離硅含量(由0.58%降至0.4% )的同時(shí)提高M(jìn)g2Si的含量(由1.4%提高到1.5 %)，以在保持強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，提高合金的延展性和可鍛能力。同時(shí)將Cu的成分控制在0.55?0.65之間，提高合金的強(qiáng)度。其次將Mn含量由0.63%提高到0.7%、同時(shí)將Zr作為添加元素控制在0.03%左右、并把雜質(zhì)Cr作為添加元素控制在0.1-0.15%范圍內(nèi)，通過這三個(gè)元素的復(fù)合作用，形成細(xì)小彌散的化合物，提高再結(jié)晶溫度。通過合金成分的微調(diào)為6X82合金材料的形成，打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0007]研究表明，原位納米增強(qiáng)顆粒形態(tài)圓整、在鋁合金基體上均勻分布，不僅有利于提高材料的強(qiáng)度，而且可以保證材料具有良好的韌性。本項(xiàng)目在熔體處理過程中，在鋁合金熔體中加入氧化鋯等反應(yīng)物，并在電磁場作用下實(shí)現(xiàn)原位化學(xué)反應(yīng)，生成A1203等原位納米增強(qiáng)顆粒。
[0008]②:將在線除氣除渣技術(shù)與電磁凈化技術(shù)集成，以實(shí)現(xiàn)凈化效率和凈化效果的有機(jī)統(tǒng)一，最終有效凈化不同尺寸的夾雜，實(shí)現(xiàn)熔體深度凈化。
[0009]在熔鑄工藝上，首先采用在線除氣除渣技術(shù)，獲得了高品質(zhì)鋁熔體，其氫含量(0.15ml/100gAl,晶粒平均尺寸< 100 μ m,晶粒大小均勻，鑄錠中心與邊部晶粒尺寸相差(10%，主合金元素偏析比< 15%。其次采用細(xì)晶強(qiáng)化技術(shù)并改變細(xì)化劑的引入方式，在含有Zr、Cr元素的合金中，使用AL-T1-B作為細(xì)化劑會造成“中毒”而失效，所以將細(xì)化劑的引入方式由Al-5T1-lB更改為Al-5T1-0.3C，有效提高了細(xì)化效果。
[0010]③:開發(fā)電磁場調(diào)控半連鑄技術(shù)，在凝固過程中施加電磁場促進(jìn)半連鑄鑄錠組織均勻化與晶粒細(xì)化。
[0011 ] 最后在鑄造過程中施加電磁攪拌，在強(qiáng)有力的磁力攪拌下，迫使鋁熔體流動，增加了液相中晶粒的形核的同時(shí)性，使晶核增加分布均勻。由此為高性能汽車控制臂體提供了高質(zhì)量的擠壓坯料。
[0012]④:優(yōu)化擠壓成型技術(shù)，在保證強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步提高材料鍛造的可靠性和穩(wěn)定性，提聞材料成品率。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]I)、設(shè)計(jì)并開發(fā)了高性能鋁合金6X82，通過調(diào)控合金元素，獲得汽車控制臂的室溫拉伸強(qiáng)度大于440MPa,屈服強(qiáng)度大于380MPa,伸長率大于10%。
[0015]2)、優(yōu)化了熔鑄工藝，采用了先進(jìn)的在線除氣和除渣技術(shù)，并改變細(xì)化劑的引入方式，獲得高質(zhì)量的擠壓坯料。
[0016]3)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)并發(fā)明了納米顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料，增強(qiáng)顆粒尺寸可控在60nm?10nm范圍、顆粒體積分?jǐn)?shù)可在2?10%調(diào)控。
[0017]4)、開發(fā)了電磁場調(diào)控半連鑄技術(shù)，在凝固過程中施加電磁場促進(jìn)半連鑄鑄錠組織均勻化與晶粒細(xì)化。
[0018]5)、開發(fā)了高溫慢速多孔擠壓技術(shù)及在線霧化熱處理技術(shù)，將粗晶環(huán)從8mm減少到Imm以下。
【具體實(shí)施方式】
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[0019]本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:①:進(jìn)一步優(yōu)化汽車控制臂鋁合金的成分，并引入原位納米顆粒強(qiáng)化，從而使最終獲得的汽車控制臂綜合力學(xué)性能進(jìn)一步提高。
[0020]在合金成分控制上，首先將Si含量和Mg含量分別由6082的1.05-1.12 %和0.82-0.95%下降到0.95-1.05%和提高到0.9_1.0%，目的是在減少游離硅含量(由
0.58%降至0.4% )的同時(shí)提高M(jìn)g2Si的含量(由1.4%提高到1.5 %)，以在保持強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，提高合金的延展性和可鍛能力。同時(shí)將Cu的成分控制在0.55?0.65之間，提高合金的強(qiáng)度。其次將Mn含量由0.63%提高到0.7%、同時(shí)將Zr作為添加元素控制在
0.03%左右、并把雜質(zhì)Cr作為添加元素控制在0.1-0.15%范圍內(nèi)，通過這三個(gè)元素的復(fù)合作用，形成細(xì)小彌散的化合物，提高再結(jié)晶溫度。通過合金成分的微調(diào)為6X82合金材料的形成，打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0021]研究表明，原位納米增強(qiáng)顆粒形態(tài)圓整、在鋁合金基體上均勻分布，不僅有利于提高材料的強(qiáng)度，而且可以保證材料具有良好的韌性。本項(xiàng)目在熔體處理過程中，在鋁合金熔體中加入氧化鋯等反應(yīng)物，并在電磁場作用下實(shí)現(xiàn)原位化學(xué)反應(yīng)，生成A1203等原位納米增強(qiáng)顆粒。
[0022]②:將在線除氣除渣技術(shù)與電磁凈化技術(shù)集成，以實(shí)現(xiàn)凈化效率和凈化效果的有機(jī)統(tǒng)一，最終有效凈化不同尺寸的夾雜，實(shí)現(xiàn)熔體深度凈化。
[0023]在熔鑄工藝上，首先采用在線除氣除渣技術(shù)，獲得了高品質(zhì)鋁熔體，其氫含量(0.15ml/100gAl，晶粒平均尺寸< 100 μ m，晶粒大小均勻，鑄錠中心與邊部晶粒尺寸相差(10%，主合金元素偏析比< 15%。其次采用細(xì)晶強(qiáng)化技術(shù)并改變細(xì)化劑的引入方式，在含有Zr、Cr元素的合金中，使用AL-T1-B作為細(xì)化劑會造成“中毒”而失效，所以將細(xì)化劑的引入方式由Al-5T1-lB更改為Al-5T1-0.3C，有效提高了細(xì)化效果。
[0024]③:開發(fā)電磁場調(diào)控半連鑄技術(shù)，在凝固過程中施加電磁場促進(jìn)半連鑄鑄錠組織均勻化與晶粒細(xì)化。
[0025]最后在鑄造過程中施加電磁攪拌，在強(qiáng)有力的磁力攪拌下，迫使鋁熔體流動，增加了液相中晶粒的形核的同時(shí)性，使晶核增加分布均勻。由此為高性能汽車控制臂體提供了高質(zhì)量的擠壓坯料。
[0026]④:優(yōu)化擠壓成型技術(shù)，在保證強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步提高材料鍛造的可靠性和穩(wěn)定性，提聞材料成品率。
[0027]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0028]I)、設(shè)計(jì)并開發(fā)了高性能鋁合金6X82，通過調(diào)控合金元素，獲得汽車控制臂的室溫拉伸強(qiáng)度大于440MPa,屈服強(qiáng)度大于380MPa,伸長率大于10%。
[0029]2)、優(yōu)化了熔鑄工藝，采用了先進(jìn)的在線除氣和除渣技術(shù)，并改變細(xì)化劑的引入方式，獲得高質(zhì)量的擠壓坯料。
[0030]3)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)并發(fā)明了納米顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料，增強(qiáng)顆粒尺寸可控在60nm?10nm范圍、顆粒體積分?jǐn)?shù)可在2?10%調(diào)控。
[0031]4)、開發(fā)了電磁場調(diào)控半連鑄技術(shù)，在凝固過程中施加電磁場促進(jìn)半連鑄鑄錠組織均勻化與晶粒細(xì)化。
[0032]5)、開發(fā)了高溫慢速多孔擠壓技術(shù)及在線霧化熱處理技術(shù)，將粗晶環(huán)從8mm減少到Imm以下。
[0033]本發(fā)明具有比強(qiáng)度高、可鍛性好且安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代汽車用傳動和承載關(guān)鍵部件的基礎(chǔ)材料，可以很好的滿足國內(nèi)高端鍛造鋁合金坯料的要求，推動國內(nèi)鍛造鋁合金的技術(shù)進(jìn)步，也為整個(gè)鋁加工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供支持，其相關(guān)產(chǎn)品將填補(bǔ)國內(nèi)空白，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，對于促進(jìn)我國汽車、鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車控制臂用可鍛造高強(qiáng)高韌鋁合金，其特征在于它的制備工藝為①:在合金成分控制上，首先將Si含量和Mg含量分別由6082°的1.05-1.12%和0.82-0.95%下降到.0.95-1.05%和提高到0.9-1.0%，目的是在減少游離硅含量(由0.58%降至0.4% )的同時(shí)提高M(jìn)g2Si的含量(由1.4%提高到1.5% )，以在保持強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，提高合金的延展性和可鍛能力。同時(shí)將Cu的成分控制在0.55?0.65之間，提高合金的強(qiáng)度。其次將Μη含量由0.63 %提高到0.7 %、同時(shí)將Zr作為添加元素控制在0.03 %左右、并把雜質(zhì)Cr作為添加元素控制在0.1-0.15%范圍內(nèi)，通過這三個(gè)元素的復(fù)合作用，形成細(xì)小彌散的化合物，提高再結(jié)晶溫度。通過合金成分的微調(diào)為6X82合金材料的形成，打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 ②:將在線除氣除渣技術(shù)與電磁凈化技術(shù)集成，以實(shí)現(xiàn)凈化效率和凈化效果的有機(jī)統(tǒng)一，最終有效凈化不同尺寸的夾雜，實(shí)現(xiàn)熔體深度凈化。 在熔鑄工藝上，首先采用在線除氣除渣技術(shù)，獲得了高品質(zhì)鋁熔體，其氫含量(0.15ml/100gAl,晶粒平均尺寸< 100 μ m,晶粒大小均勻，鑄錠中心與邊部晶粒尺寸相差(10%，主合金元素偏析比< 15%。其次采用細(xì)晶強(qiáng)化技術(shù)并改變細(xì)化劑的引入方式，在含有Zr、Cr元素的合金中，使用AL-T1-B作為細(xì)化劑會造成“中毒”而失效，所以將細(xì)化劑的引入方式由Al-5T1-lB更改為Al-5T1-0.3C，有效提高了細(xì)化效果。 ③:開發(fā)電磁場調(diào)控半連鑄技術(shù)，在凝固過程中施加電磁場促進(jìn)半連鑄鑄錠組織均勻化與晶粒細(xì)化。 最后在鑄造過程中施加電磁攪拌，在強(qiáng)有力的磁力攪拌下，迫使鋁熔體流動，增加了液相中晶粒的形核的同時(shí)性，使晶核增加分布均勻。由此為高性能汽車控制臂體提供了高質(zhì)量的擠壓還料。 ④:優(yōu)化擠壓成型技術(shù)，在保證強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步提高材料鍛造的可靠性和穩(wěn)定性，提聞材料成品率。
【專利摘要】一種汽車控制臂用可鍛造高強(qiáng)高韌鋁合金，它涉及鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，將Si含量和Mg含量分別由6082的1.05-1.12％和0.82-0.95％下降到0.95-1.05％和提高到0.9-1.0％，目的是在減少游離硅含量的同時(shí)提高M(jìn)g2Si的含量，以在保持強(qiáng)度不變的基礎(chǔ)上，提高合金的延展性和可鍛能力。本發(fā)明具有比強(qiáng)度高、可鍛性好且安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代汽車用傳動和承載關(guān)鍵部件的基礎(chǔ)材料，可以很好的滿足國內(nèi)高端鍛造鋁合金坯料的要求，推動國內(nèi)鍛造鋁合金的技術(shù)進(jìn)步，也為整個(gè)鋁加工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供支持，其相關(guān)產(chǎn)品將填補(bǔ)國內(nèi)空白，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，對于促進(jìn)我國汽車、鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。
【IPC分類】C22C1/02, C22C1/06, C22C21/00
【公開號】CN105256175
【申請?zhí)枴緾N201410293413
【發(fā)明人】李其榮
【申請人】亞太輕合金(南通)科技有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2014年6月24日