用于诸如轮的应用的铝合金和制造方法技术

本发明专利技术涉及用于诸如轮的应用的铝合金和制造方法。本文中所述的铝合金包含硅、铁、铜、锰、镁和铬。在各种实施方式中，所述铝合金还包含如下中的一种或多种：锌和钛。通常，在所述铝合金中铁和锰的总量不小于0.28重量％且不大于0.45重量％，并且在所述铝合金中所述晶粒具有不大于6mm的平均晶粒长度。可以在选定的温度下对铝合金坯进行锻造以制造轮。度下对铝合金坯进行锻造以制造轮。度下对铝合金坯进行锻造以制造轮。

【技术实现步骤摘要】
用于诸如轮的应用的铝合金和制造方法
[0001]本专利技术专利申请是申请号为201880085929.5、申请日为2018年12月13日、专利技术名称为“用于诸如轮的应用的铝合金和制造方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉参考
[0003]本申请要求于2018年1月12日提交的美国临时专利申请62/617018号的优先权，通过参考将其公开内容以其完整形式并入本文中。


[0004]本公开内容涉及制造铝合金的材料、方法和技术。示例应用涉及铝轮的制备和制造。

技术介绍

[0005]铝轮可能经历疲劳并且在一个或多个位置处产生裂纹。图1A是示例轮10的局部侧视横截面图。图1B是示例轮10的局部前视平面图。轮10包含在过渡半径20附近连接的轮辋12和盘16。轮辋12包含轮辋凹槽14和封闭侧凸缘18。盘16限定了多个手孔22。在安装部分处，盘16限定了凹盘面24和凸盘面26。通常，由疲劳导致的轮裂纹可能发生在轮辋凹槽中、封闭侧凸缘附近、过渡半径附近、凹盘面处、凸盘面处以及与手孔相邻处。

技术实现思路

[0006]车轮由各种材料如铝合金和钢制成。车轮的安全性和性能考量包括给定的轮在长时间段内抵抗疲劳的能力。用设计得比钢轮更轻的铝轮实现这些目标特别具有挑战性。
[0007]本文中公开和设想的材料、方法和技术涉及铝合金。与现有的铝轮相比，用本文中公开的铝合金以及根据此处公开的方法和技术制造的铝轮表现出改善的性能。
[0008]在一个方面，公开了一种铝合金。所述铝合金按重量计包含：0.80％～1.20％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.35％～0.55％的铜；0.07％～0.37％的锰；0.70％～1.20％的镁；0.05％～0.11％的铬；不超过0.20％的锌；和不超过0.05％的钛，并且剩余的重量百分比包含铝以及偶存元素和杂质。
[0009]在另一个方面，公开了一种具有轮辋和盘的铝轮。所述铝轮由铝合金形成，所述铝合金按重量计包含：0.80％～1.20％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.35％～0.55％的铜；0.07％～0.37％的锰；0.70％～1.20％的镁；0.05％～0.11％的铬；不超过0.20％的锌；和不超过0.05％的钛，并且剩余的重量百分比包含铝以及偶存元素和杂质。
[0010]在另一个方面，公开了一种制备铝合金的方法。所述方法包括接收铝合金坯并在不小于275℃且不大于460℃的温度下锻造铝合金坯。所述铝合金坯按重量计包含：0.80％～1.20％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.35％～0.55％的铜；0.07％～0.37％的锰；0.70％～1.20％的镁；0.05％～0.11％的铬；不超过0.20％的锌；和不超过0.05％的钛，并且剩余的重量百分比包含铝以及偶存元素和杂质。
[0011]通过考虑详细说明和附图，将使本公开内容的其它方面变得显而易见。对于为了
获得根据本公开内容的一些益处而使得材料、技术或方法包括本文中所表征的所有细节没有特殊要求。由此，所表征的具体实例是指所描述的技术的示例性应用，并且替代方案是可能的。
附图说明
[0012]图1A是现有技术的铝轮的局部侧视横截面图。图1B是图1A中所示的轮的局部前视平面图。
[0013]图2是在显微照片中确定晶粒宽度和晶粒长度的实例。
[0014]图3显示了源自蚀刻试验合金的实验结果的照片。
[0015]图4显示了蚀刻后各种试验轮的晶粒结构。
[0016]图5显示了图4中所示的各试验轮的疲劳性能。
[0017]图6显示了图4中所示的试验轮E对于两种不同合金的疲劳性能。
[0018]图7显示了当进行ASTM B368并随后进行径向轮疲劳试验时关于图4中所示的两种试验轮的疲劳性能。
[0019]图8显示了包含不同合金的两种锻件的吨位
‑
行程图。
[0020]图9显示了图8中合金的流动应力曲线图。
[0021]图10A、10B和10C显示了三种不同坯的表面的扫描电子显微照片。
[0022]图11A、11B和11C显示了图10A～10C中所示的坯的蚀刻表面的光学显微照片。
[0023]图12显示了当在不同温度下锻造时图10A～10C中的三种合金的晶粒长度。
[0024]图13显示了细晶粒在轮斜面中的分率，所述轮是使用图10A～10C中在不同温度下锻造的三种合金制备的。
[0025]图14显示了细晶粒在轮的安装区域中的分率，所述轮是使用图10A～10C中在不同温度下锻造的三种合金制备的。
[0026]图15显示了细晶粒在轮的盘区域中的分率，所述轮是使用图10A～10C中在不同温度下锻造的三种合金制备的。
[0027]图16是图10A～10C中所示的合金之一的显微照片。
[0028]图17显示了轮失效的循环次数，所述轮是使用图10A～10C中在不同温度下锻造的三种合金制备的。
具体实施方式
[0029]本文中描述和设想的铝合金特别良好地适用于铝轮制造。例如，使用本文中描述和设想的材料、技术和方法制造的铝轮具有改善的疲劳性能。广义地讲，本文中公开的铝轮的有利性能能够归因于由本文中公开的组分和技术的选择和性能导致的晶粒结构。
[0030]在如下部分中，描述了示例铝合金，包括示例铝合金的各种特性。还描述了制备铝轮的示例方法。最后，提供了关于示例铝合金和用示例铝合金制造的轮的实验试验结果的说明。
[0031]I.示例铝合金
[0032]本文中描述和设想的铝合金能够例如通过组分、晶粒结构或弥散体来表征。在一些实施方式中，铝合金中铁和锰的总量为不小于0.28重量％且不大于0.45重量％。在一些
实施方式中，铝合金中的晶粒具有不大于6mm的平均晶粒长度。
[0033]A.示例组分和量
[0034]本文中公开和设想的铝合金组合物除了包含铝以外还包含各种重量百分比的各种组分。能够包含在本文中公开和设想的铝合金中的示例组分包括：硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、铬(Cr)、锌(Zn)和/或钛(Ti)。不受特定理论的束缚，认为Si和Cu两者都提高了铝合金的强度和抗疲劳性。
[0035]在各种实施方式中，本文中公开和设想的铝合金按重量计包含：0.80％～1.20％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.35％～0.55％的铜；0.07％～0.37％的锰；0.70％～1.20％的镁；0.05％～0.11％的铬；并且剩余的重量百分比包含铝以及在特定情况下的偶存元素和杂质。在各种实施方式中，铝合金可以还包含不超过0.20％的锌或不超过0.05％的钛。
[0036]在其它实施方式中，本文中公开和设想的铝合金按重量计包含：0.90％～1.00％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.40％～0.50％的铜；0.07％～0.37％的锰；1.00％～1.10％的镁；0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金，所述铝合金按重量计包含：0.80％～1.20％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.35％～0.55％的铜；0.07％～0.37％的锰；0.70％～1.20％的镁；0.05％～0.11％的铬；不超过0.20％的锌；和不超过0.05％的钛，并且剩余的重量百分比包含铝以及偶存元素和杂质，其中所述铝合金包含弥散体，所述弥散体在铝合金中以不小于0.03/μm2且不大于0.2/μm2的量分布。2.根据权利要求1所述的铝合金，其中铁和锰的总量不小于0.28重量％。3.根据权利要求1所述的铝合金，其中铁和锰的总量不大于0.45重量％。4.根据权利要求3所述的铝合金，其中铁和锰的总量不小于0.30重量％且不大于0.37重量％。5.根据权利要求1所述的铝合金，还包含多个铝合金晶粒，所述多个铝合金晶粒具有不大于6毫米(mm)的平均晶粒长度。6.根据权利要求5所述的铝合金，其中所述多个铝合金晶粒具有不大于0.4mm的平均晶粒宽度。7.根据权利要求6所述的铝合金，其中所述平均晶粒长度不大于4mm，并且其中所述平均晶粒宽度不大于0.3mm。8.一种具有轮辋和盘的铝轮，所述铝轮由铝合金形成，所述铝合金按重量计包含：0.80％～1.20％的硅；0.08％～0.37％的铁；0.35％～0.55％的铜；0.08％～0.37％的锰；0.70％～1.20％的镁；0.05％～0.11％的铬；不超过0.20％的锌；和不超过0.05％的钛，并且剩余的重量百分比包含铝以及偶存元素和杂质，其中所述铝合金中铁和锰的总量不小于0.28重量％且不大于0.45重量％，其中所述铝合金包含弥散体，所述弥散体在铝合金中以不小于0....

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：阿库莱德公司，
类型：发明
国别省市：