一种新能源汽车轮毂用铝合金及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及冶金领域，特别是涉及一种新能源汽车轮毂用铝合金及其生产工艺。按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：2.4‑4.1；Mg：1.3‑1.7；Cu：0.7‑0.9；Mn：0.1‑0.3；S i：0.2‑0.4；Zr：0.16‑0.22；Cr：0.12‑0.16；T i：0.08‑0.12；Re：0.05‑0.08；余量为A l和不可避免的杂质。制备工艺包括原料分步熔炼、精炼、过滤、浇铸、急速冷冻处理、加热均匀化处理等多重工序。该工艺生产的铝合金具有高强高韧耐蚀、高耐损伤性能，可满足新能源汽车轮毂用铝合金的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车轮毂用铝合金及其生产工艺
本专利技术涉及冶金领域，特别是涉及一种新能源汽车轮毂用铝合金及其生产工艺。
技术介绍
汽车作为当今人类社会使用最为广泛的交通运输工具，使人类有了快速的人员或是物料的运输媒介，支持着人类社会的发展和进步。环保、能源、安全是汽车发展的三大主题。当今时代的汽车正向着更安全、轻量化、低成本、低排放和节能化方向发展，而实现轻量化的最好途径是减少车辆的自重。目前，钢材在保证强度条件下重量已基本没有改善的空间，铝材(包括铸造、锻造等形成的结构)密度小、重量轻、强度高，具有良好的加工性、尺寸精度和更高的可回收性等优良特性，成为汽车最优良的结构材料。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前市场是的新能源汽车主要是电动汽车，电动汽车是以电力作为动力来源，利用电动机驱动车辆转动。为了提升安全性和续航性能，目前新能源汽车正向着更安全、轻量化、低成本、低排放和节能化方向发展，而实现轻量化的最好途径是减少车辆的自重。目前，钢材在保证强度条件下重量已基本没有改善的空间，铝材(包括铸造、锻造等形成的结构)密度小、重量轻、强度高，具有良好的加工性、尺寸精度和更高的可回收性等优良特性，成为汽车最优良的结构材料。作为汽车的重要组成构件——轮毂，也是影响汽车自重的一个重要因素。目前使用的材料包括钢材和轻合金类。经钢板滚压成型，再经焊接形成的钢轮毂成本较低且适于大量生产，但重量大、外形呆板，在低价乘用车和载货汽车中应用广泛。而新能源汽车，使用铝合金轮毂是一个趋势，而如何生产高强高韧耐蚀、高耐损伤的新能源汽车用的轮毂是目前的一个主要研究方向。基于此，本专利技术通过研究和实验，提出了一种新能源汽车轮毂用铝合金及其生产工艺，以获得高强高韧耐蚀、高耐损伤的新能源汽车的铝合金轮毂。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种新能源汽车轮毂用铝合金及其生产工艺，通过对原料进行合理的选配，并对生产工艺进行合理的优化改进，使用本专利技术制得的轮毂用铝合金具有高强高韧耐蚀、高耐损伤的特点。为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种新能源汽车轮毂用铝合金，按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：2.4-4.1；Mg：1.3-1.7；Cu：0.7-0.9；Mn：0.1-0.3；Si：0.2-0.4；Zr：0.16-0.22；Cr：0.12-0.16；Ti：0.08-0.12；Re：0.05-0.08；余量为Al和不可避免的杂质。优选的，按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：2.8-3.5；Mg：1.5-1.6；Cu：0.75-0.85；Mn：0.15-0.25；Si：0.25-0.35；Zr：0.18-0.20；Cr：0.14-0.15；Ti：0.09-0.11；Re：0.06-0.07；余量为Al和不可避免的杂质。优选的，所述Re为La、Sc、Pr的混合物，且La、Sc、Pr三者的质量比为5:2:3。另外，本专利技术还提供了上述新能源汽车轮毂用铝合金的生产工艺，所述铝合金的生产工艺包括如下步骤：(1)根据元素配方计算各原料的加入量，先向熔炼炉中加入电解铝液，并控制电解铝液的温度为755-765℃；(2)按照比例先加入Zn：2.4-4.1、Mg：1.3-1.7、Cu：0.75-0.85、Mn：0.15-0.25、Si：0.2-0.4，搅拌熔化成铝合金液；(3)对铝合金液精炼除气除渣后，将铝合金液的温度控制在780-790℃，然后加入Zr：0.18-0.20、Cr：0.14-0.15，搅拌使铝合金液的成分均匀；(4)将铝合金液的温度降至725-735℃，再向铝合金液中加入Ti：0.09-0.11、Re：0.06-0.07，搅拌至铝合金液的成分均匀；(5)按照0.40-0.44kg/t的用量向铝合金液中添加精炼剂，喷粉精炼13-15min，精炼温度为755-765℃；精炼后扒渣，然后再取样分析合金熔液成分，并根据分析结果计算调整合金成分；(6)将调整合金成分的铝合金液进行喷粉精炼，精炼温度为725-735℃，以氩气为载体将精炼剂均匀喷入铝合金液中；(7)将精炼后的铝合金液置于静置炉内，然后将占原材料总重量为0.15-0.25％的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；(8)将经过在线晶粒细化处理后的铝合金液进行在线除气，并将除气后的铝合金液经过泡沫陶瓷过滤板进行过滤处理；(9)将除气过滤后的铝合金液采用水冷半连续铸造工艺生产铝合金铸锭，待铸锭温度降至400℃以下后立即转入-10～-5℃环境中进行急速冷冻处理，冷冻时间25-35min，处理结束后将铸锭转入室温环境中自然恢复至室温；(10)将铸锭加热均匀化处理，得到新能源汽车轮毂用铝合金。优选的，所述步骤(3)中精炼除气除渣的方式为：用纯度为99.9％的氩气对熔炼炉内铝合金液喷吹精炼6-8min，扒渣后再静置20-25min。优选的，所述精炼剂选用FF102精炼剂。优选的，所述步骤(8)中的在线除气是通过除气机进行除气的，其中，除气机的旋转速度为120-130r/min、N2流量为3-4m3/h。优选的，所述步骤(8)中过滤用的泡沫陶瓷过滤板是采用40ppi+60ppi的双极泡沫陶瓷过滤板。优选的，所述步骤(10)均匀化处理过程为：先将热至375-385℃保温处理2-3h，然后以80℃/h的速率升温，且升温至480-490℃时保温1-2h，升温至560-570℃保温40-50min。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过对多种元素的比例进行调整，并通过减少杂质质点和强化相数量，以及增加锆(Zr)、铬(Cr)、钛(Ti)等合金化元素，达到晶粒尺寸细化，使得粗大初生相和过剩相数量减少，从而使得合金的强度和硬度明显提供，同时又不至于使其抗蚀性降低，从而使得本专利技术制得的铝合金具有高强高韧耐蚀、高耐损伤的特点。在本专利技术的铝合金中，添加的稀土元素和锆(Zr)、钛(Ti)在铝合金熔铸时能够细化晶粒，控制再结晶组织，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化；从而使得铝合金的金相组织更加均匀，降低结构缺陷的产生，显著提高合金的耐疲劳性能。同时还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。本专利技术的生产工艺中，通过将合金原料分步熔炼，可使各个合金元素充分熔化在铝液中，通过先将Zn、Mg、Cu、Mn等主体元素加入进去，通过充分熔化形成Al-Zn-Mg-Cu的合金体系的基本框架，然后再通过加入Zr、Cr等合金化元素，产生的合金化合物弥散分布在基体晶界中，能够细化晶粒，从而提高铝合金的室温强度和高温强度，特别是提高铝合金的抗拉强度和屈服极限，而且还可以改善合金的淬火敏感性，即有利于抑制再结晶，又能促进Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源汽车轮毂用铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：2.4-4.1；Mg：1.3-1.7；Cu：0.7-0.9；Mn：0.1-0.3；Si：0.2-0.4；Zr：0.16-0.22；Cr：0.12-0.16；Ti：0.08-0.12；Re：0.05-0.08；余量为Al和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车轮毂用铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：2.4-4.1；Mg：1.3-1.7；Cu：0.7-0.9；Mn：0.1-0.3；Si：0.2-0.4；Zr：0.16-0.22；Cr：0.12-0.16；Ti：0.08-0.12；Re：0.05-0.08；余量为Al和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的新能源汽车轮毂用铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金产品的元素组成为：Zn：2.8-3.5；Mg：1.5-1.6；Cu：0.75-0.85；Mn：0.15-0.25；Si：0.25-0.35；Zr：0.18-0.20；Cr：0.14-0.15；Ti：0.09-0.11；Re：0.06-0.07；余量为Al和不可避免的杂质。


3.根据权利要求2所述的新能源汽车轮毂用铝合金，其特征在于：所述Re为La、Sc、Pr的混合物，且La、Sc、Pr三者的质量比为5:2:3。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的新能源汽车轮毂用铝合金的生产工艺，其特征在于，所述铝合金的生产工艺包括如下步骤：
(1)根据元素配方计算各原料的加入量，先向熔炼炉中加入电解铝液，并控制电解铝液的温度为755-765℃；
(2)按照比例先加入Zn：2.4-4.1、Mg：1.3-1.7、Cu：0.75-0.85、Mn：0.15-0.25、Si：0.2-0.4，搅拌熔化成铝合金液；
(3)对铝合金液精炼除气除渣后，将铝合金液的温度控制在780-790℃，然后加入Zr：0.18-0.20、Cr：0.14-0.15，搅拌使铝合金液的成分均匀；
(4)将铝合金液的温度降至725-735℃，再向铝合金液中加入Ti：0.09-0.11、Re：0.06-0.07，搅拌至铝合金液的成分均匀；
(5)按照0.40-0.44kg/t的用量向铝合金液中添加精炼剂，喷粉精炼13-15min，精炼温度为755-765℃；精炼后扒渣，然后再取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔立新，赵晓光，高尚辉，吴胜利，
申请(专利权)人：山东创新金属科技有限公司，山东创新合金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37