锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材，包括以下质量分数的各组分：Si 0.6～0.8％，Fe 0.15～0.25％，Cu 0.2～0.3％，Mn 0.06～0.10％，Mg 0.8～1.2％，Cr 0.2～0.3％，Zn≤0.05％，Ti 0.02～0.06％，LaCe混合稀土0.05～0.20％，余量为Al。本发明专利技术还公开了一种锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材的制备方法。本发明专利技术通过向铝合金中加入一定比例混合的镧铈稀土元素，稀土铝合金棒材的合金组织得到改善，强度和塑性得到提高。强度和塑性得到提高。强度和塑性得到提高。

【技术实现步骤摘要】
锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金材料及其制造领域，具体涉及一种锻造铝合金轮毂用6061稀土铝合金棒材及其制备方法。

技术介绍

[0002]6061铝合金是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，化学成分(单位:％)铜Cu:0.15～0.4，锰Mn:0.15，镁Mg:0.8～1.2，锌Zn:0.25，铬Cr:0.04～0.35，钛Ti:0.15，硅Si:0.4～0.8，铁Fe:0.7，余量为铝Al。锻造轮毂所用的坯料均来自半连续铸造生产的铝合金铸棒。随我国科技进步和产、学、研的结合，铝合金铸棒生产质量得到了很大的提高，但其质量与国外先进水平相比较，还有较大差距，突出的问题是性能的均匀性和稳定性低，组织晶粒较大。铝合金在锻造时的主要缺陷有裂纹、填充不满、折叠、流线紊乱、粗晶等。锻件的形状一般都比较复杂，因此铝合金的变形特性很难把握，同时整个锻造过程中的不可见，难于控制的因素、缺陷较多，导致有些缺陷的成因很难解释清楚。但优良的铸造质量是确保后续深加工产品质量和提高了铝合金产品质量的前提。因此，寻求一种有效的方式对6061合金进行改性处理一直是亟待突破的难点。
[0003]目前我国用于锻造铝合金产品生产的铸棒，与国外半连续生产的铸棒(平均晶粒尺寸约70
‑
80μm)相比，普遍存在晶粒较粗，普遍在100μm左右。晶粒粗大导致铸棒塑性成型能力下降、挤压速度降低、挤压力增加、模具寿命降低、生产周期长、成本增加等一系列问题。例如国外6061挤压型材一套挤压模具可挤压约100吨型材，而国内由于6061原始挤压铸锭坯组织控制问题，成分控制问题，挤压不到20吨型材，就需要更换挤压模具。6061锻造轮毂由于原始坯料晶粒粗大，不均匀，造成后期锻造出来的轮毂应力太大，废品率太高，部分轮毂寿命短。
[0004]细化晶粒组织对锻件的硬度、塑性、抗腐蚀性、疲劳极限、断裂韧性及外观均有良好的影响，因此如何控制锻件的晶粒度一直是锻造研究工作的重要课题。而原始坯料的晶粒尺寸直接影响最终锻件的质量，除了严格控制生产工艺和熔体杂质含量，晶粒细化也是得到高质量铝合金坯料的关键。为了得到更加细小和均匀的晶粒组织，往往在半连续铸造过程中加入晶粒细化AlTiB，但由于目前国产AlTiB质量不稳定，细化效果不佳。进口AlTiB质量稳定，但价格高，细化效果有限，难以达到国外6061终端材料的晶粒尺寸。因此，高质量6061合金还是严重依赖进口，技术上极为被动。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法，通过向铝合金中加入一定比例混合的镧铈稀土元素，稀土铝合金棒材的合金组织得到改善，强度和塑性得到提高。
[0006]为达到上述目的，本专利技术使用的技术解决方案是：
[0007]锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材，包括以下质量分数的各组分：Si 0.6～
0.8％，Fe 0.15～0.25％，Cu 0.2～0.3％，Mn 0.06～0.10％，Mg 0.8～1.2％，Cr 0.2～0.3％，Zn≤0.05％，Ti 0.02～0.06％，LaCe混合稀土0.05～0.20％，余量为Al。
[0008]进一步，稀土镧铈比例为La：Ce＝1:(0.5～2)。
[0009]进一步，镁硅比1.35～1.55，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％。
[0010]锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材的制备方法，合金化过程中加入铝镧铈中间合金。
[0011]优选的，制备铝镧铈中间合金的步骤包括：
[0012]将铝金属置于中频感应炉设备中进行加热，待完全熔化后，继续加热到830
‑
850℃并保持温度稳定；
[0013]向铝液中添加稀土金属镧铈，待稀土金属镧铈完全熔化后保温，保温后除气除渣处理；
[0014]待除气除渣完毕后，将熔体温度降至750
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800℃并保持温度恒定，静置后浇注到金属模具中，制得铝镧铈中间合金的铸锭。
[0015]优选的，稀土金属镧铈的比例La：Ce＝1:(0.5～2)。
[0016]优选的，铝镧铈中间合金中，稀土LaCe含量以重量百分比计，镧铈总量10％～20％，稀土镧铈比例为La：Ce＝1:(0.5～2)。
[0017]优选的，制备稀土合金铸棒的步骤包括：
[0018]将铝锭投入加温至720～750℃进行熔化；
[0019]铝液温度在725
±
25℃时将打渣剂均匀撒入炉内，并充分搅拌5～10分钟，将铝液表面浮渣扒除；
[0020]铝液温度为730～750℃时进行合金化，熔体温度720～740℃时采用氩气喷粉精炼，喷粉精炼剂用量为1～2公斤/吨铝，精炼时间为40～60分钟；
[0021]熔体温度为720～750℃时通过半连续铸造机铸成圆棒，浇铸过程中通过喂丝机在流槽加入铝钛硼丝进行铸棒晶粒细化；
[0022]得到的稀土合金铸棒加热到570
±
10℃，保温8～10小时后进入冷却室采用喷雾冷却，得到均质后的含稀土6061铸棒。
[0023]优选的，喂丝速度为2m/min～3m/min，在流槽中进行在线精炼，通过在线除气机将氩气含量99.7％以上氩气通入合金液中；采用孔隙度30ppi和50ppi的双层陶瓷过滤板过滤，进一步净化熔体，最后得到稀土铝合金铸棒。
[0024]优选的，Mg、Zn以纯金属形式添加，Cu、Mn、Cr、Ti、Si、Fe以中间合金方式加入，最后加入铝镧铈中间合金，搅拌10～15分钟使熔体内各成分均匀混合；中间合金选用：Al
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Si合金、Al
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Fe合金、Al
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Cu合金、Al
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Mn合金、Al
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Cr合金或者Al
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Ti合金。
[0025]本专利技术技术效果包括：
[0026]1、本专利技术通过向铝合金中加入一定比例混合的镧铈(La、Ce)稀土元素，并采用合适的铸造工艺和热处理工艺，成功获得了合金组织得到改善，强度和塑性得到提高的6061铝合金棒材。
[0027]2、本专利技术在国标GB/T3191
‑
2010中规定的6061铝合金基础上，严格控制了Cr和Mn元素的加入范围，以及Mg/Si比例，同时加入了特定比例混合的镧铈稀土元素。
[0028]Cr和Mn在铝合金中起到了遏制晶粒长大的作用。
[0029]特定比例混合的镧铈稀土能造成更大的成分过冷，有利于细化α
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Al晶粒。另外，稀土元素的加入还能减小Mg2Si相尺寸，将针状有害相β
‑
AlFeSi转变成颗粒状的α
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AlFeSi相，减小对基体的割裂作用。同时稀土还能与Fe形成多种复杂的化合物(AlFeSi、AlFeSiREMg、AlSiRE等)，从而降低晶界周围的富铁相杂质，净本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材，其特征在于，包括以下质量分数的各组分：Si 0.6～0.8％，Fe 0.15～0.25％，Cu 0.2～0.3％，Mn 0.06～0.10％，Mg 0.8～1.2％，Cr 0.2～0.3％，Zn≤0.05％，Ti 0.02～0.06％，LaCe混合稀土0.05～0.20％，余量为Al。2.如权利要求1所述的锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材，其特征在于，稀土镧铈比例为La：Ce＝1:(0.5～2)。3.如权利要求1所述的锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材，其特征在于，镁硅比1.35～1.55，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％。4.如权利要求1～3任一项所述的锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材的制备方法，其特征在于，合金化过程中加入铝镧铈中间合金。5.如权利要求4所述的锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材的制备方法，其特征在于，制备铝镧铈中间合金的步骤包括：将铝金属置于中频感应炉设备中进行加热，待完全熔化后，继续加热到830
‑
850℃并保持温度稳定；向铝液中添加稀土金属镧铈，待稀土金属镧铈完全熔化后保温，保温后除气除渣处理；待除气除渣完毕后，将熔体温度降至750
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800℃并保持温度恒定，静置后浇注到金属模具中，制得铝镧铈中间合金的铸锭。6.如权利要求5所述的锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材的制备方法，其特征在于，稀土金属镧铈的比例La：Ce＝1:(0.5～2)。7.如权利要求5所述的锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材的制备方法，其特征在于，铝镧铈中间合金中，稀土LaCe含量以重量百分比计，镧铈总量10％～20％，稀土镧铈比例为La：Ce＝1:(0.5～2)。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，胡文鑫，马少博，王玮，杨正华，贾锦玉，刘峰，何伟，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：