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1、(10)申请公布号 CN 103740986 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103740986 A (21)申请号 201410000591.2 (22)申请日 2014.01.02 C22C 21/02(2006.01) C22F 1/043(2006.01) (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上大路 99 号 (72)发明人 杨弋涛 范湘 (74)专利代理机构 上海上大专利事务所 ( 普通 合伙 ) 31205 代理人 何文欣 (54) 发明名称 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 (57) 摘要 本发。
2、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% ； Zn0.1% ； 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。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103740986 A CN 103740986 A 1/1 页 2 1. 一种汽车用铝合金耐磨材料， 其特征在于， 其为 Al-Si-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% ； Zn0.1% ； A。
4、l 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 AlSi16Cu4.5Mg0.5， 即， 其中 Si 为 16% ； Mg 为 0.5% ； Cu 为 4.5% ； Al 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-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态加工 成形， 即， 对 Al-Si-Cu-Mg 系合金坯料实施感应加热， 采。
5、用多工位旋转式电磁感应加热装 置， 温度 500-700， 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-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态触变成形， 制备出 Al-Si-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-Si-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 480500条件下固溶处理1.52.5小时， 然后再在150170条件下时效7.58.5小时， 最 终得到 A。
6、l-Si-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-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金的汽车零部件铸态初成品的 布 氏 硬 度 为 130140HBS， 抗 拉 强 度 为 250270MPa， 伸 长 率 为 1.6%2.0%， 摩 擦 率 为 7.510-58.010-5mg/Nm。 5. 根据权利要求 4 所述制备 Al-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金的汽。
7、车零部件 的布氏硬度为 160180HBS， 抗拉强度为 370400MPa， 伸长率为 4.0%5.0%， 摩擦率为 6.310-55.010-5mg/Nm。 6. 根据权利要求 3 5 中任意一项所述制备 Al-Si-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条件下固溶处理 2 小时， 然后再在 160条件下 时效 8 小时。 权 利 要 求 书 CN 103740986 A 2 1/4 页 3 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 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。
8、， 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。
9、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-Si-Cu-Mg 系合金的汽车零部件的方法， 通过控制 Al-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金， 其主要组分及质量百分比如 下 ： Si 为 14.。
10、5-17.5% ； Mg 为 0.40-0.70% ； Cu 为 4-6% ； Zn0.1% ； Al 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 AlSi16Cu4.5Mg0.5， 即， 其中 Si 为 16% ； Mg 为 0.5% ； Cu 为 4.5% ； Al 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-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态加工 。
11、成形， 即， 对 Al-Si-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， 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-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态触变成形， 制备出 Al-Si-Cu-Mg 系合金的汽车零部件铸态初成品 ； 最好控制 Al-Si-Cu-Mg 系合金的汽车零部 件铸态初成品的布氏硬度为 130140HBS， 抗拉强度为 250270MPa， 伸长率为 1.6%2.0%， 摩 擦率为 7.510-58.010-5mg/Nm ； b。
12、. 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 说 明 书 CN 103740986 A 3 2/4 页 4 Al-Si-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 480500条件下固溶处理 1.52.5 小时， 然后再在 150170条件下时效 7.58.5 小时， 最终得到 Al-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金的汽车零部件的布氏硬度为 160180HBS， 抗拉强度为 370400MPa， 伸长率为 4.0%5.0%， 摩擦率为 6.31。
13、0-55.010-5mg/Nm ； 优选在 495条件下固溶处理 2 小时， 然 后再在 160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-Si-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-Si-Cu-Mg 铝合金材料， 显著提高铝合金零部 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，。
14、 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。 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。
15、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-Si-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。 0013 在本实施例中， 利用 Al-Si-Cu-Mg 系合金制备 Al-Si-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-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态加工成 形， 即， 对 Al-Si-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， 说 明 书 CN 。
16、103740986 A 4 3/4 页 5 温度500， 功率75kw， 采用8工位加热方式， 各工位加热时间均等， 且皆为35.0s， 对感应加 热后的 Al-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态触变成形， 制备出 Al-Si-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-Si-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 495条件下固溶处理2小时， 然后再在160条件下时效8小时， 最终得到Al-Si-Cu-Mg系 合金的汽车零部件成品。 0014 实验对。
17、比分析 ： 对上述优选实施例 Al-Si-Cu-Mg 系合金坯料进行半固态成形加工得到汽车零部件铸 态初成品， 对汽车零部件铸态初成品分别进行 T6 热处理， 表 2 是多组 T6 热处理汽车零部 件铸态初成品实验的工艺条件安排， 固溶温度分别采用 480、 495、 505、 520、 495、 505， 固溶 时间皆选用 2 小时， 淬火水温皆采用 25-30， 淬火时间皆选用 3 小时， 时效温度分别采用 180， 140、 160、 200， 时效时间皆选用 8 小时。 0015 进行 T6 热处理与未经过 T6 热处理的本实施例汽车零部件铸态初成品分别进行对比， 得到拉伸力学性能、 。
18、硬度、 摩擦性能的对比， 参见图1图3， 经过T6热处理的本实施例汽车 零部件的抗拉强度、 伸长率、 硬度、 摩擦率等力学性能相比未经 T6 热处理汽车零部件获得 显著的优化， 经过 T6 热处理后， 显著改善的本实施例汽车零部件的材料塑性和韧性， 并提 高了材料的综合性能。本发明显著提高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。本发明通过选择合适的二次加热工艺和有效的工艺控制方法， 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。 说 明 书 CN 103740986 A 5 4/4 页 6 0016 上面结合附图对本发明实施例进行了说明， 但本。
19、发明不限于上述实施例， 还可以 根据本发明的发明创造的目的做出多种变化， 凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下 做的改变、 修饰、 替代、 组合、 简化， 均应为等效的置换方式， 只要符合本发明的发明目的， 只 要不背离本发明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 的技术原理和发明构思， 都属于本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103740986 A 6 1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103740986 A 7 2/3 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103740986 A 8 3/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103740986 A 9 。