[发明专利]一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及原位铝基复合材料，特指一种重载汽车轮毂用抗疲劳原位铝基纳米复合材料及其制备方法。通过成分和成型工艺微调，将原位纳米复合化、微合金化以及快速增压成型技术相结合，协同提高A356.2合金的强韧性和抗疲劳性能。具体是引入Zr和B元素原位反应形成分布于铝晶内和晶界，且与基体保持牢固的冶金界面结合的纳米ZrB2陶瓷增强体；同时将稀土元素Er和Y以及Zr元素作为添加成分，并提高Cr和Mn的含量，在轮毂快速增压成型和热处理过程中获得铝晶粒细小且晶内包含大量微合金化纳米析出粒子、共晶硅颗粒细小圆整、Mg2Si相细小且主要分布于晶粒内部的组织；从而有效提高合金的抗拉强度、屈服强度和疲劳强度。

主权项

一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，复合材料的化学成分，按照质量百分比计算为：Si 6.8‑7.5，Zr 3.0‑5.0，B 0.5‑1.0，Mg 0.3‑0.45，Er 0.18‑0.25，Y 0.18‑0.25，Cr 0.15‑0.22，Mn 0.1‑0.12，Ti 0.1‑0.15，Fe 0.08‑0.12，Cu 0.05‑0.1，余量为Al，其特征在于所述复合材料采用如下方法制备：先对A356.2铝合金熔体进行微合金化，再对微合金化的A356.2铝合金熔体进行原位纳米复合化，然后再对原位纳米复合化的A356.2铝合金熔体进行增压重力铸造快速顺序凝固成型，最后对铸造成型的轮毂进行热处理，将微合金化、原位纳米复合化以及增压重力铸造快速顺序凝固成型相结合，协同提高铝基复合材料轮毂的强韧性和抗疲劳性能；所述的增压重力铸造快速顺序凝固成型，是在原有重力铸造设备的基础上加装进料口冷却系统和增压机构，并改造实现模具的分段冷却，使注入型腔的合金或复合材料熔体的进料口部分首先凝固封闭模腔，然后启动增压机构使密闭的熔体在50‑250MPa的压力下调控模具冷却系统，实现铸件的快速顺序凝固。