一种摩托车用高强高韧压铸铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种摩托车用高强高韧压铸铝合金。按照质量百分比计，该压铸铝合金包括以下组分：锌4.0％～6.0％，钇1.0％～2.0％，硅3.0％～5.0％，钪0.3％～0.4％，锆0.1％～0.2％，镁0.20.4％，铁≤0.25％，杂质≤0.20％，余量为铝。本发明专利技术还公开了该压铸铝合金制品的制备方法，其包括选取原料并进行配比，将原料混合后熔炼获得合金熔体，将合金熔体浇注入压铸机压射室压铸成铝合金制品。经测试，压铸的铝合金摩托车轮毂具有高强度和高韧性，铸态下的抗拉强度在300‑320MPa之间，伸长率在7％以上。

A Die Casting Aluminum Alloy with High Strength and Toughness for Motorcycle and Its Preparation Method

The invention discloses a die casting aluminum alloy with high strength and toughness for motorcycles. According to the mass percentage, the die-casting aluminum alloy consists of the following components: zinc 4.0%-6.0%, yttrium 1.0%-2.0%, silicon 3.0%-5.0%, scandium 0.3%-0.4%, zirconium 0.1%-0.2%, magnesium 0.20.4%, iron less than 0.25%, impurities less than 0.20%, and residual aluminum. The invention also discloses a preparation method of the die-casting aluminum alloy product, which includes selecting raw materials and mixing them, melting the raw materials to obtain the alloy melt, and pouring the alloy melt into the injection chamber of the die-casting machine to die-cast the aluminum alloy product. The results show that the die-cast aluminium alloy motorcycle hub has high strength and toughness. The tensile strength of as-cast aluminium alloy motorcycle hub is between 300 MPa and 320 MPa, and the elongation is over 7%.

【技术实现步骤摘要】
一种摩托车用高强高韧压铸铝合金及其制备方法
：本专利技术涉及金属材料及其铸造领域，具体涉及一种摩托车用高强高韧压铸铝合金及其制备方法。
技术介绍
：轮毂等零部件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。轮毂等零部件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，要求轮毂等零部件具有强度高、韧性好、疲劳强度高、尺寸和形状精度高、质轻等综合性能。基于此，如何选择摩托车轮毂等零部件所用材料以及具体的制备工艺是制得综合性能优异的产品的关键。目前，国内外生产摩托车轮毂等零部件的主要方法有金属型重力铸造、低压铸造和压力铸造。对于轮毂的金属型重力铸造，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，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。专利CN201811282229.3公开了一种压铸铝合金及其制备方法和应用，按照质量百分比计，该铝合金包括以下组分：锰0.25％～0.60％，锡0.05％～0.20％，硅8.5％～9.0％，镁0.20％～0.30％，锑0.05％～0.20％，锆0.12％～0.20％，铁≤0.20％，杂质≤0.20％，余量为铝。本专利技术还公开了该压铸铝合金产品的铸造方法，其包括选取原料并进行配比，将原料混合后熔炼获得合金熔体，将合金熔体浇注入压铸机高压压铸成形获得所需的产品。通过本专利技术，获得的铝合金力学性能好，具有高韧性和高强度，产品制造方法简单，应用于摩托车轮毂等零件的生产。虽然该专利技术制得的压铸铝合金的制备方法较为简单，但是其力学性能还需要进一步改善。专利CN201811381851.X公开了一种汽车用高韧性高强度铝合金轮毂及其制造方法，所述铝合金轮毂中各成分的质量百分比为：Si：3.3～4.8％、Mg：1.2～1.7％、Mn：0.45～0.7％、V：0.2～0.6％、Ti：0.35～0.7％、Zr：0.05～0.13％、RE：0.05～0.12％、余量为Al；所述RE由Yb、Pr、Nd、Sc组成，Yb、Pr、Nd、Sc的质量比为1：0.2～0.6：0.3～0.8：0.6～1.2；其制造方法包括熔炼、精炼、浇铸、固溶处理、深冷处理、时效处理等步骤，制造得到的铝合金轮毂组织均匀、致密，韧性高、强度高，耐腐蚀性能好，尺寸稳定性高，综合性能优异，使用寿命长，具有很好的应用前景。该专利技术制得的铝合金虽然良好的力学性能，但是制备工艺较复杂，制备成本大大提高。因此，具有良好综合机械性能和铸造性能的摩托车轮毂等零部件专用压铸铝合金，对于推广压铸工艺在摩托车制造领域的应用具有重要意义。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是现有技术中压铸铝合金力学性能较差，制备成本较高问题，为了解决该问题，本专利技术提供了一种力学性能优异且铸造性能佳的压铸铝合金，通过对压铸铝合金中各元素的种类及其用量进行优化，制得的压铸铝合金在具有高强度的同时，还具有良好的韧性，符合摩托车等零部件对结构材料的要求。且该材料制备方法简单，特别适合轮毂的压铸生产，具有良好的应用前景。为了更好的解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种摩托车用高强高韧压铸铝合金，按照质量百分比计，包括以下组分：锌4.0％～6.0％，钇1.0％～2.0％，硅3.0％～5.0％，钪0.3％～0.4％，锆0.1％～0.2％，镁0.2％～0.4％，铁≤0.25％，杂质≤0.2％，余量为铝。作为上述技术方案的优选，所述杂质为钒、钙、铬、锑、锡、镍和铅中的一种或多种混合。一种摩托车用高强高韧压铸铝合金的制备方法，具体包括以下步骤：(1)选取纯铝、纯锌、纯镁和中间合金作为制备铝合金的原材料；(2)将步骤(1)所述的原材料混合并进行熔炼，获得合金熔体；(3)将步骤(2)所述合金熔体浇注到压铸机的压射室中进行压铸成形，制得产品。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述中间合金包括Al-10％Y、Al-20％Si、Al-10％Sc和Al-10％Zr。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，熔炼的温度为710℃～740℃。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，熔炼过程中采用不含Fe的碳化硅材料坩埚、石墨材料坩埚或混合材料坩埚进行熔炼。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，获得合金熔体后对合金熔体采用旋转吹氩气进行精炼，达到除气除杂的目的。作为上述技术方案的优选，旋转吹气过程中，合金熔体的温度为700～730℃。作为上述技术方案的优选，压铸成形前，首先将模具预热至180～220℃，合金熔体的浇注温度为600～680℃。作为上述技术方案的优选，压铸成形时压铸机的压射速度为4.0～6.0m/s，压射压力为40MPa～80MPa。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过有效调节铝合金中各元素的质量百分比，使得制得的压铸铝合金兼具有优异的力学性能以及良好的铸造性能，主要由于合金元素Zn和Y的强化作用，合金元素Si的最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩托车用高强高韧压铸铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种摩托车用高强高韧压铸铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的一种摩托车用高强高韧压铸铝合金，其特征在于，所述杂质为钒、钙、铬、锑、锡、镍和铅中的一种或多种混合。3.根据权利要求1或2所述的一种摩托车用高强高韧压铸铝合金的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)选取纯铝、纯锌、纯镁和中间合金作为制备铝合金的原材料；(2)将步骤(1)所述的原材料混合并进行熔炼，获得合金熔体；(3)将步骤(2)所述合金熔体浇注到压铸机的压射室中进行压铸成形，制得产品。4.根据权利要求3所述的一种摩托车用高强高韧压铸铝合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述中间合金包括Al-10％Y、Al-20％Si、Al-10％Sc和Al-10％Zr。5.根据权利要求3所述的一种摩托车用高强高韧压铸铝合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，熔炼的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建平，邓乾昆，姚玉兰，安博，吕辉，
申请(专利权)人：浙江万丰摩轮有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33