[发明专利]一种车轮用压铸铝合金及其制备方法和产品

说明书

本发明属于金属材料及铸造领域，并具体公开了一种车轮用压铸铝合金及其制备方法和产品。该车轮用压铸铝合金包括锌6.0％～8.0％，钇2.0％～4.0％，硅2.5％～4.0％，钪0.1％～0.3％，锆0.1％～0.2％，铁≤0.25％，杂质≤0.20％，余量为铝。本发明通过Zn元素和Y元素的固溶强化作用，能够提高铝合金的抗拉强度和屈服强度，同时合理控制Si元素的添加比例，保证铝合金强度的同时能够提高铝合金的铸造性能，并且高效细化变质元素Sc和Zr的交互作用，能够显著提升铝合金的强度和韧性，此外熔炼过程中采用非铸铁坩埚来严格控制Fe含量，使该铝合金获得高强度的同时具有良好的韧性。

技术领域

本发明属于金属材料及铸造领域，更具体地，涉及一种车轮用压铸铝合金及其制备方法和产品。

背景技术

轮毂是摩托车承载的重要安全部件，行驶过程中除受正压力外，还承受气动、制动时扭矩的交互作用以及转弯、冲击等来自各方向的不规则受力。轮毂的品质和可靠性不但关系到车辆和车上人员物资的安全性，还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能。因此，要求轮毂具有强度高、韧性好、疲劳强度高、尺寸和形状精度高、质量轻等综合性能，而制造方法和制造材料是决定摩托车轮毂综合性能的关键因素。

目前国内外生产摩托车轮毂的主要方法有金属型重力铸造、低压铸造和压力铸造。对于金属型重力铸造，为减少缩孔、缩松缺陷，通常需要在轮辐轮缘交接的热结处及中心厚大部位设置冒口，因此导致工艺出品率低(40～60％)，而且该方法制造的轮毂的外部质量和内部质量均低于低压铸造和压力铸造。对于低压铸造，金属熔体在数倍大气压的作用下充型补缩，无需在轮辐上设置冒口，不仅减少了缩孔缩松，而且极大地提高了工艺出品率(90％左右)，但低压铸造生产周期长、设备投资大，生产成本比金属型重力铸造高得多。压力铸造简称压铸，是一种将液态金属在高速状态下快速填充金属型腔，并且在压力下(20～200MPa)凝固的成形方法，具有生产周期短、效率高、工艺出品率高等优点，压铸获得的零件不仅外部轮廓清晰、尺寸精度高，而且内部组织细小、力学性能优良。然而，压铸充型过程中金属液的卷气现象难以避免，最终在铸件内部产生大量气孔，导致铸件韧性下降，严重影响压铸工艺在摩托车轮毂上的应用。因此，有必要开发适合摩托车轮毂的压铸新材料和压铸新工艺，使铸件在获得高强度的同时兼具良好的韧性，以满足摩托车轮毂的使用要求。

目前已工业应用的压铸铝合金主要是Al-Si系和Al-Mg系合金。在Al-Si系合金中，Si元素是主要的合金元素，Si的加入可提高合金的流动性、抗拉强度、硬度和耐磨性。除Si外，这类合金中的其它合金元素含量较少，已应用的合金牌号有ADC1、YL101、YL102等。为进一步提高强度，在Al-Si系合金基础上发展了Al-Si-Mg和Al-Si-Cu系合金。Al-Si-Mg系主要包括ADC3、A360、YL104等，Al-Si-Cu系主要包括ADC10、ADC12、A380、YL112、YL113等合金。虽然Cu、Mg等合金元素加入后Al-Si压铸合金的强度可提高到300Mpa以上，但韧性较差，室温下的断后伸长率通常在2％以下，难以满足摩托车轮毂的使用要求。另一类压铸铝合金为Al-Mg系合金，例如ADC5，A518等，该类合金具有较高的强度和良好的韧性，一些合金的伸长率甚至可以达到10％以上。在Al-Mg系基础上，还开发了Al-Mg-Si系铝合金，例如ADC6、A516、YL302等合金。虽然Al-Mg系和Al-Mg-Si系压铸铝合金具有较高的强度和韧性，但熔炼时氧化严重，而且存在铸造性能较差、力学性能波动大、壁厚效应明显以及铸件热裂倾向大等问题，不适于制作摩托车轮毂。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种车轮用压铸铝合金及其制备方法和产品，其中该制备方法通过优化铝合金中各金属元素的质量百分比，并控制制备过程中的工艺条件，相应的能够提高铝合金的强度和韧性，因而尤其适用于制备摩托车轮毂之类的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种车轮用压铸铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：