汽车用铝合金耐磨材料及制备Al-Si-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车用铝合金耐磨材料，其为Al-Si-Cu-Mg系合金，其主要组分及质量百分比为：Si为14.5-17.5%；Mg为0.40-0.70%；Cu为4-6%；Zn<0.1%；Al为余量。本发明还公开了一种制备Al-Si-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，采用Al-Si-Cu-Mg系合金坯料进行半固态加工成形，制备出Al-Si-Cu-Mg系合金的铸态汽车零部件；对铸态汽车零部件进行T6热处理，最终得到Al-Si-Cu-Mg系合金的汽车零部件成品。本发明能得到具有较高的力学性能以及耐磨性能的汽车零部件的压铸件，能实现有效地工艺控制，节省制造成本，提高轻量高强铝基合金汽车零部件成品率。
【专利说明】汽车用绍合金耐磨材料及制备AI_Si_Cu_Mg系合金的汽车零部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属材料及加工制备汽车零部件的方法，特别是涉及一种轻量高强铝基合金及加工制备铝合金汽车零部件的方法，属金属材料加工工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前半固态材料方面的研究较少，基本停留在已有的几种传统合金材料，如A356、A357及AZ91D和一些变形铝合金。但是这几种材料作为半固态加工材料有局限性，如A356、A357虽然温度区间达到要求，但是半固态加工力学性能不高，而部分变形合金的虽然力学性能较高，但是温度区间不够，半固态加工流程不易控制。因此开发既具有较高的力学性能，又具有较好的工艺控制的合金材料成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种汽车用铝合金耐磨材料及制备Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，通过控制Al-S1-Cu-Mg系合金的元素含量，采用半固态成形加工方法加工铸态零部件，并辅以T6热处理工艺对成形后的铸态零部件进行后期处理，从而得到具有较高的力学性能以及耐磨性能的汽车零部件的压铸件，能实现有效地工艺控制，节省制造成本，提高轻量高强铝基合金汽车零部件成品率。
[0004]为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案:
一种汽车用铝合金耐磨材料，其为Al-S1-Cu-Mg系合金，其主要组分及质量百分比如
下:
Si 为 14.5-17.5% ；Mg 为 0.40-0.70% ；Cu 为 4-6% ；Zn<0.1% ；A1 为余量。
[0005]本发明汽车用铝合金耐磨材料优选主要化学组成为AlSil6Cu4.5Mg0.5，即，其中Si 为 16% ；Mg 为 0.5% ；Cu 为 4.5% ；A1 为余量。
[0006]本发明还提供一种利用本发明汽车用铝合金耐磨材料制备Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，包括坯料半固态成形加工工艺步骤和热处理工艺步骤两个工艺过程，其具体制备方法为:
a.坯料半固态成形加工工艺步骤:采用Al-S1-Cu-Mg系合金坯料进行半固态加工成形，即，对Al-S1-Cu-Mg系合金坯料实施感应加热，采用多工位旋转式电磁感应加热装置，温度500-700°C，功率75-85kw，采用至少8工位加热方式，各工位加热时间均等，且皆为35.0-36.0s,对感应加热后的Al-S1-Cu-Mg系合金坯料进行半固态触变成形，制备出Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件铸态初成品；最好控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件铸态初成品的布氏硬度为13(Tl40HBS，抗拉强度为25(T270MPa，伸长率为1.6%~2.0%，摩擦率为 7.5 X 10_5~8.0 X 10_5mg/Nm ；
b.热处理工艺步骤:对经过上述步骤a加工工艺过程半固态触变成形制备的Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件铸态初成品进行T6热处理，其热处理工艺为:首先在48(T500°C条件下固溶处理1.5^2.5小时，然后再在15(Tl70°C条件下时效?.5^8.5小时，最终得到Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件成品；采用T6热处理并最好控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的布氏硬度为16(Tl80HBS，抗拉强度为37(T400MPa，伸长率为
4.0%~5.0%，摩擦率为6.3X Kr5~5.0X l(T5mg/Nm ;优选在495°C条件下固溶处理2小时，然后再在160°C条件下时效8小时。
[0007]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.本发明从热力学计算出发，结合Al-S1-Cu-Mg系铝合金的热力学特点，选择合适的二次加热工艺，开发了适合半固态成形的Al-S1-Cu-Mg招合金材料,显著提高招合金零部件的半固态成型件的力学性能，同时丰富了适合半固态成形的合金种类，本发明适合于铝合金零件的生产，能得到具有良好力学性能以及耐磨性能的压铸件；
2.本发明所需要的感应加热时间相比传统铝合金短，有利于节约能源；
3.本发明为汽车零部件的成型增加了材料种类和成型方式,扩大了数据库的信息量。
[0008]4.本发明工艺易于控制，显著提高铝合金零部件的加工质量，为轻量高强铝基合金汽车零部件的半固态成型提供更加广阔的发展前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明优选实施例铝合金零件经过T6热处理与未经过T6热处理的拉伸试验对比。
[0010]图2是本发明优选实施例铝合金零件经过T6热处理与未经过T6热处理的硬度值对比。
[0011]图3是本发明优选实施例铝合金零件经过T6热处理与未经过T6热处理的摩擦性能对比。
【具体实施方式】
[0012]本发明的优选实施例详述如下:
在本实施例中，一种汽车用铝合金耐磨材料，其为Al-S1-Cu-Mg系合金，采用按照表1中主要组分及质量百分比的原料熔炼而得的铸锭坯料。
【权利要求】
1.一种汽车用铝合金耐磨材料，其特征在于，其为Al-S1-Cu-Mg系合金，其主要组分及质量百分比如下:
Si 为 14.5-17.5% ；Mg 为 0.40-0.70% ；Cu 为 4-6% ；Zn<0.1% ；A1 为余量。
2.根据权利要求1所述汽车用铝合金耐磨材料，其特征在于:其主要化学组成为AlSil6Cu4.5Mg0.5，即，其中 Si 为 16% ；Mg 为 0.5% ；Cu 为 4.5% ；A1 为余量。
3.一种利用权利要求1所述汽车用铝合金耐磨材料制备Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，包括坯料半固态成形加工工艺步骤和热处理工艺步骤两个工艺过程，其特征在于，其具体制备方法为: a.坯料半固态成形加工工艺步骤:采用Al-S1-Cu-Mg系合金坯料进行半固态加工成形，即，对Al-S1-Cu-Mg系合金坯料实施感应加热，采用多工位旋转式电磁感应加热装置，温度500-700°C，功率75-85kw，采用至少8工位加热方式，各工位加热时间均等，且皆为35.0-36.0s,对感应加热后的Al-S1-Cu-Mg系合金坯料进行半固态触变成形，制备出Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件铸态初成品； b.热处理工艺步骤:对经过上述步骤a加工工艺过程半固态触变成形制备的Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件铸态初成品进行T6热处理，其热处理工艺为:首先在48(T500°C条件下固溶处理1.5~2.5小时，然后再在15(Tl70°C条件下时效7.5~8.5小时，最终得到Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件成品。
4.根据权利要求3所述制备Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，其特征在于:在上述步骤a中，控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件铸态初成品的布氏硬度为130~140HBS，抗拉强度为250~270MPa，伸长率为1.6%~2.0%，摩擦率为7.5X10 5~8.0 X 10 5mg/Nm。
5.根据权利要求4所述制备Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，其特征在于:在上述步骤b中，采用T6热处理并控制Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的布氏硬度为16(Tl80HBS，抗拉强度为37(T400MPa，伸长率为4.0%~5.0%，摩擦率为6.3X10 5^5.0 X 10 5mg/Nm。
6.根据权利要求3~5中任意一项所述制备Al-S1-Cu-Mg系合金的汽车零部件的方法，其特征在于:在上述步骤b中，在495°C条件下固溶处理2小时，然后再在160°C条件下时效8小时。
【文档编号】C22C21/02GK103740986SQ201410000591
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】杨弋涛, 范湘 申请人:上海大学