一种锻造铝合金零件、制造方法及应用技术

本申请涉及一种锻造铝合金零件、制造方法及应用，包括：制备锻造铝合金零件半成品，按照质量分数计算，锻造铝合金零件半成品包括：Si：1.0～1.2％，Mg：0.9～1.0％，Cu：0.5～1.0％，Mn：0.6～0.9％，Cr：0.2～0.6％，Fe：≤0.2％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.1％，Zr：≤0.1％，Sc：≤0.1％，余量为Al和不可避免的杂质；对锻造铝合金零件半成品进行热处理，即得锻造铝合金零件；热处理包括依次进行的固溶、第一级人工时效和第二级人工时效，且第一级人工时效的处理温度小于第二级人工时效的处理温度。本申请采用锻造铝合金方案，针对锻造铝合金零件成分和热处理两个方面进行了优化与控制，以确保锻造铝合金零件获得抗拉强度大于370MPa，断后伸长率大于10％，疲劳强度高于140MPa的性能，满足商用车零件高强高韧的要求。商用车零件高强高韧的要求。商用车零件高强高韧的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种锻造铝合金零件、制造方法及应用


[0001]本申请涉及铝合金锻造工艺领域，特别涉及一种锻造铝合金零件、制造方法及应用。

技术介绍

[0002]商用车轮端轮毂零件整体结构较复杂，同时有一定的耐温要求，因此国内行业普遍技术方案采用低成本、易成形的球铁整体铸造方案；欧美国家在工况较好的高速路况、长途货运等情况下采用的是低压铸造的铝合金方案，该低压铸造铝合金强度一般150
‑
250MPa，在特殊工况车辆，如工程车、救援车等采用的依然是球铁铸造成形方案。
[0003]国内外采用的球铁整体铸造方案基本上不存在质量方面的问题，主要客观缺点是零件质量较大，与铝合金相比重40％以上，对商用车油耗、轻量化及底盘操控不友好。
[0004]欧美低压铸造铝合金方案沿用二十年，技术较成熟，但是铸铝轮端轮毂强度和韧性都不高，通常抗拉强度150
‑
250MPa，断后伸长率5％左右，因此一般应用场景为行驶状态较稳定的城际货运高速路况。
[0005]国内货运路况复杂、超载、制动频繁，低压铸造铝合金方案存在一定风险。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种锻造铝合金零件、制造方法及应用，以解决相关技术中低压铸造铝合金方案存在强度和韧性都不高的问题。
[0007]第一方面，提供了一种锻造铝合金零件的制造方法，其包括：
[0008]制备锻造铝合金零件半成品，按照质量分数计算，所述锻造铝合金零件半成品包括如下化学成分：
[0009]Si：1.0～1.2％，Mg：0.9～1.0％，Cu：0.5～1.0％，Mn：0.6～0.9％，Cr：0.2～0.6％，Fe：≤0.2％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.1％，Zr：≤0.1％，Sc：≤0.1％，余量为Al和不可避免的杂质；该铝合金材料以Mg2Si作为最主要的强化相，因此将该两种元素成分的质量分数控制在较高水平，即Si为1.0
‑
1.2％，Mg为0.9
‑
1.0％，通过提升Mg2Si含量，增加材料强化相，从而可以达到提升材料强度的目的。添加少量Zr、Sc元素，这些元素可以形成Al3Zr、Al3Sc等金属件化合物，该化合物与基体共格，且与基体位错度很小，因此当Al3Zr、Al3Sc析出时，具有强烈的抑制再结晶作用，可细化晶粒，提高合金强度和断裂韧性。
[0010]对所述锻造铝合金零件半成品进行热处理，即得锻造铝合金零件；
[0011]其中，所述热处理包括依次进行的固溶、第一级人工时效和第二级人工时效，且所述第一级人工时效的处理温度小于第二级人工时效的处理温度，本申请在单级人工时效的基础上进行优化，采用低温+高温两级人工时效的方案，充分发挥Cu元素的时效强化作用和Mn元素的细化晶粒作用，并对有害元素严格限制，达到进一步提升强度和塑性的目的。对锻造铝合金轮端轮毂检测，平均抗拉强度达到377MPa，最低抗拉也达到370MPa，平均断后伸长率11.8％，最低达到10.9％；经疲劳试验检测，该控制工艺获得零件的中值条件疲劳强度达
到146MPa。。
[0012]一些实施例中，按照质量分数计算，所述锻造铝合金零件半成品包括如下化学成分：
[0013]Si：1.1％，Mg：0.95％，Cu：0.6％，Mn：0.66％，Cr：0.22％，Fe：0.13％，Zn：0.038％，Ti：0.024％，Zr：0.025％，Sc：0.03％，余量为Al和不可避免的杂质。
[0014]一些实施例中，按照质量分数计算，所述锻造铝合金零件半成品包括如下化学成分：
[0015]Si：1.05％，Mg：0.98％，Cu：0.65％，Mn：0.70％，Cr：0.24％，Fe：≤0.2％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.1％，Zr：0.025％，Sc：0.03％，余量为Al和不可避免的杂质。
[0016]一些实施例中，所述固溶包括：525℃～545℃保温1h～3h后，水淬。
[0017]一些实施例中，所述固溶包括：540℃保温3h后，水淬。
[0018]一些实施例中，所述第一级人工时效包括：105℃～120℃下处理6h～12h；
[0019]所述第二级人工时效包括：170℃～190℃下处理4h～7h。
[0020]一些实施例中，所述第一级人工时效包括：110℃下处理8h；
[0021]所述第二级人工时效包括：180℃下处理6h。
[0022]第二方面，提供了一种锻造铝合金零件，其采用如上任一所述的锻造铝合金零件的制造方法制造而成。
[0023]一些实施例中，所述锻造铝合金零件为锻造铝合金轮端轮毂。
[0024]第三方面，提供了一种上所述的锻造铝合金零件在商用车中的应用。
[0025]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0026]本申请实施例提供了一种锻造铝合金零件、制造方法及应用，高强韧锻造铝合金零件基材选用具备高强韧化的材料6110A铝合金，该材料是常用锻造铝合金材料6061的升级版，与6061相比，6110A通过显著提升Si、Cu含量，增加Mn含量达到提升强度的同时保持较好断后伸长率的目的。由于Si、Mg、Cu、Mn成分含量跨度大，因此造成不同供应商提供的6110A材料强度韧性不一。
[0027]为了获得稳定的高强度高韧性材料，本申请对该材料的成分进行定量控制和适当调整，以满足商用车轮端轮毂及其它底盘零件的高强韧需求。
[0028]该铝合金材料以Mg2Si作为最主要的强化相，因此在6110A材料Si、Mg基础上，将该两种元素成分的质量分数控制在较高水平，即Si为1.0
‑
1.2％，Mg为0.9
‑
1.0％，通过提升Mg2Si含量，增加材料强化相，从而可以达到提升材料强度的目的。
[0029]Cu元素加入后所形成的CuAl2具备较好的时效强化效果，在后期进行热处理时对铝合金材料强度提升效果较好，因此，本申请铝合金材料成分中Cu的质量分数大大提升，达到0.5
‑
1.0％。
[0030]Mn元素形成的MnAl6弥散质点对铝合金材料再结晶起到较好的阻碍作用，故能细化再结晶晶粒，提升材料强度和断后伸长率，另外，锰还能形成(Fe、Mn)Al6物质，起到溶解有害元素Fe的作用，故将Mn元素含量提高到0.6
‑
0.9％。
[0031]Fe对铝合金材料的强度和韧性都是有害元素，进一步限制Fe的含量，使之低于0.2％。
[0032]提升Cr元素含量，以利于形成CrAl7、CrFeAl7、CrMnAl
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等金属间化合物质点，能细
化晶粒，阻止再结晶的形核和长大，对铝合金材料具有一定的强化作用。
[0033]添加少量Zr、Sc元素，这些元素可以形成Al3Zr、Al3Sc等金属件化合物，该化合物与基体共格，且与基体位错度很小，因此当Al3Zr、Al3Sc析出时，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锻造铝合金零件的制造方法，其特征在于，其包括：制备锻造铝合金零件半成品，按照质量分数计算，所述锻造铝合金零件半成品包括如下化学成分：Si：1.0～1.2％，Mg：0.9～1.0％，Cu：0.5～1.0％，Mn：0.6～0.9％，Cr：0.2～0.6％，Fe：≤0.2％，Zn：≤0.05％，Ti：≤0.1％，Zr：≤0.1％，Sc：≤0.1％，余量为Al和不可避免的杂质；对所述锻造铝合金零件半成品进行热处理，即得锻造铝合金零件；其中，所述热处理包括依次进行的固溶、第一级人工时效和第二级人工时效，且所述第一级人工时效的处理温度小于第二级人工时效的处理温度。2.如权利要求1所述的锻造铝合金零件的制造方法，其特征在于，按照质量分数计算，所述锻造铝合金零件半成品包括如下化学成分：Si：1.1％，Mg：0.95％，Cu：0.6％，Mn：0.66％，Cr：0.22％，Fe：0.13％，Zn：0.038％，Ti：0.024％，Zr：0.025％，Sc：0.03％，余量为Al和不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的锻造铝合金零件的制造方法，其特征在于，按照质量分数计算，所述锻造铝合金零件半成品包括如下化学成分：Si：...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴勇，雷健，赵俊平，李少兵，张春宾，王祖勇，郭冷，牛恩来，金通，邓华静，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：