耐热高强度汽车轮毂铝合金材料制造技术

本发明专利技术公开了一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，按重量百分比计，其包括以下成分：Si：5

【技术实现步骤摘要】
耐热高强度汽车轮毂铝合金材料


[0001]本专利技术涉及轮毂材料领域，特别涉及一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。

技术介绍

[0002]轮毂是承载汽车全部重量和高速度旋转的关键部件，所以对轮毂材料的性能具有严苛要求。铝合金材料因其质量轻、机械性能优异等优点被广泛用于制造轮毂，例如专利CN103060635B公开的一种三片式铝合金锻造轮毂材料、专利CN112095031B公开的轮毂用高强高韧A356.2铝基复合材料的制备方法、专利CN107488801B公开的一种汽车轮毂用高强耐蚀镁合金复合材料及其制备方法等。
[0003]但随着对更高性能轮毂要求的日益提升，仍需对铝合金材料进行优化，以提高其强度、耐热性能等。石墨烯特殊的结构致使其具有很多优异的性质：如极好的力学性能，石墨烯已经被尝试作为增强体来提高铝合金材料的强度，但由于石墨烯大的比表面积往往使其团聚在一起，且石墨烯与铝之间润湿性差，导致石墨烯很难在铝材料中充分、均匀分散，会严重影响石墨烯自身优异性能的发挥，导致石墨烯作为增强体往往难以到达预期效果。
[0004]TaC具有高硬度、高热力学稳定性等特点，在合金材料中添加TaC还能抑制合金中晶粒的长大，从而显著提升其综合性能，且TaC粒度越细，提升效果越佳。传统方案中，通过球磨来制备细粒度的TaC存在时间长、功耗高等缺陷，且细粒度的TaC在合金材料中的均匀分散性对TaC提升作用的充分发挥具有重要作用，而传统方案中也往往难以实现TaC的均匀分散。
[0005]所以，石墨烯、TaC有望应用于铝合金材料中来改善其性能，但现在缺少能很好的将其应用的可靠的方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，按重量百分比计，其包括以下成分：Si：5
‑
16.3％；Fe：0.18
‑
0.65％；Cu：3.3
‑
7.2％；Mn：0.4
‑
0.6％；TaC：6.2
‑
13.8％；石墨烯：0.8
‑
3.6％；Zn：0.25
‑
0.63％；Ti：0.08
‑
0.5％；Cr：0.04
‑
0.25％；余量为Al和不可避免的杂质；
[0008]该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金通过熔炼制备得到。
[0009]优选的是，该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过以下方法制备得到：
[0010]S1、按照重量百分比称取原料：含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金；
[0011]S2、将含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料粉碎后投入熔炼炉中，搅拌，于650
‑
780℃下熔炼50
‑
120min；
[0012]S3、机械打渣后加入粉碎后的TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金，搅拌，于715
‑
745℃、氩气气氛下熔炼20
‑
45min，扒渣；
[0013]S4、向熔液中加入覆盖剂，于660
‑
695℃下静置15
‑
40min；
[0014]S5、将步骤4)得到的铝合金熔液浇筑成锭，然后冷却至室温，得到所述耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。
[0015]优选的是，该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过以下方法制备得到：
[0016]S1、按照以上重量百分比称取原料：含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金；
[0017]S2、将含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料粉碎后投入熔炼炉中，搅拌，于745℃下熔炼90min；
[0018]S3、机械打渣后加入粉碎后的TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金，搅拌，于720℃、氩气气氛下熔炼30min，扒渣；
[0019]S4、向熔液中加入覆盖剂，于675℃下静置25min；
[0020]S5、将步骤4)得到的铝合金熔液浇筑成锭，然后冷却至室温，得到所述耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。
[0021]优选的是，所述TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金通过以下方法制备得到：
[0022]1)制备氧化石墨烯分散液；
[0023]2)将氧化石墨烯分散液、铜盐、纳米铝粉、钽的氢化物粉末、去离子水加入到酸溶液中，混合均匀；
[0024]3)真空干燥；
[0025]4)将步骤3)得到的固体产物在830
‑
1050℃下真空加热30
‑
120min；
[0026]5)升温至1150
‑
1250℃，氩气气氛下熔炼60
‑
180min；
[0027]6)降温至920
‑
1100℃，氩气气氛中保温60
‑
120min，冷却至室温，硝酸清洗，去离子水清洗，干燥，得到TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金。
[0028]优选的是，所述步骤1)具体为：将氧化石墨烯分散到乙醇中，超声振荡40
‑
70min，得到氧化石墨烯分散液。
[0029]优选的是，所述铜盐为醋酸铜。
[0030]优选的是，所述酸溶液为0.2
‑
2mol/L的盐酸溶液。
[0031]优选的是，钽的氢化物粉末为TaH、TaH2、TaH3中的一种或多种的混合物粉末。
[0032]优选的是，所述TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金通过以下方法制备得到：
[0033]1)制备氧化石墨烯分散液：
[0034]将2.5
‑
10g氧化石墨烯加入到分散到2
‑
8L无水乙醇中，超声振荡60
‑
120min，得到氧化石墨烯分散液；
[0035]2)取1
‑
4L氧化石墨烯分散液、5
‑
25g醋酸铜、7
‑
30g纳米铝粉、5
‑
15g TaH2粉末、0.2
‑
1L去离子水加入到0.2
‑
1L浓度为1mol/L的盐酸溶液中，高压均质处理1
‑
3h；
[0036]3)60
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计，其包括以下成分：Si：5
‑
16.3％；Fe：0.18
‑
0.65％；Cu：3.3
‑
7.2％；Mn：0.4
‑
0.6％；TaC：6.2
‑
13.8％；石墨烯：0.8
‑
3.6％；Zn：0.25
‑
0.63％；Ti：0.08
‑
0.5％；Cr：0.04
‑
0.25％；余量为Al和不可避免的杂质；该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金通过熔炼制备得到。2.根据权利要求1所述的耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，其特征在于，其通过以下方法制备得到：S1、按照重量百分比称取原料：含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金；S2、将含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料粉碎后投入熔炼炉中，搅拌，于650
‑
780℃下熔炼50
‑
120min；S3、机械打渣后加入粉碎后的TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金，搅拌，于715
‑
745℃、氩气气氛下熔炼20
‑
45min，扒渣；S4、向熔液中加入覆盖剂，于660
‑
695℃下静置15
‑
40min；S5、将步骤4)得到的铝合金熔液浇筑成锭，然后冷却至室温，得到所述耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。3.根据权利要求2所述的耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，其特征在于，其通过以下方法制备得到：S1、按照重量百分比称取原料：含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC
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石墨烯
‑
铜铝中间合金；S2、将含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料粉碎后投入熔炼炉中，搅拌，于745℃下熔炼90min；S3、机械打渣后加入粉碎后的TaC
‑
石墨烯
‑
铜铝中间合金，搅拌，于720℃、氩气气氛下熔炼30min，扒渣；S4、向熔液中加入覆盖剂，于675℃下静置25min；S5、将步骤4)得到的铝合金熔液浇筑成锭，然后冷却至室温，得到所述耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，其特征在于，所述TaC
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石墨烯
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铜铝中间合金通过以下方法制备得到：1)制备氧化石墨烯分散液；2)将氧化石墨烯分散液、铜盐、纳米铝粉、钽的氢化物粉末、去离子水加入到酸溶液中，混合均匀；3)真空干燥；4)将步骤3)得到的固体产物在830
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1050℃下真空加热30
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120min；5)升温至1150
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1250℃，氩气气氛下熔炼60
‑
180min；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀清，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：