一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105861887A(43)申请公布日2016.08.17(21)申请号201610203245.3(22)申请日2016.04.01(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号申请人江苏苏美达车轮有限公司(72)发明人赵玉涛彭原璞范同祥怯喜周陈刚王文玲(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人卢亚丽(51)Int.Cl.C22C21/02(2006.01)C22C1/06(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及原位铝基复合材料，特指一种重载汽车轮毂用抗疲劳原位铝基纳米复合材料及其制备方法。通过成分和成型工艺微调，将原位纳米复合化、微合金化以及快速增压成型技术相结合，协同提高A356.2合金的强韧性和抗疲劳性能。具体是引入Zr和B元素原位反应形成分布于铝晶内和晶界，且与基体保持牢固的冶金界面结合的纳米ZrB2陶瓷增强体；同时将稀土元素Er和Y以及Zr元素作为添加成分，并提高Cr和Mn的含量，在轮毂快速增压成型和热处理过程中获得铝晶粒细小且晶内包含大量微合金化纳米析出粒子、共晶硅颗粒细小圆整、Mg2Si相细小且主要分布于晶粒内部的组织；从而有效提高合金的抗拉强度、屈服强度和疲劳强度。CN105861887ACN105861887A权利要求书1/1页1.一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，复合材料的化学成分，按照质量百分比计算为：Si6.8-7.5，Zr3.0-5.0，B0.5-1.0，Mg0.3-0.45，Er0.18-0.25，Y0.18-0.25，Cr0.15-0.22，Mn0.1-0.12，Ti0.1-0.15，Fe0.08-0.12，Cu0.05-0.1，余量为Al，其特征在于所述复合材料采用如下方法制备：先对A356.2铝合金熔体进行微合金化，再对微合金化的A356.2铝合金熔体进行原位纳米复合化，然后再对原位纳米复合化的A356.2铝合金熔体进行增压重力铸造快速顺序凝固成型，最后对铸造成型的轮毂进行热处理，将微合金化、原位纳米复合化以及增压重力铸造快速顺序凝固成型相结合，协同提高铝基复合材料轮毂的强韧性和抗疲劳性能。2.如权利要求1所述的一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，其特征在于所述对A356.2铝合金熔体进行微合金化的步骤为：首先对熔化并保温的A356.2合金熔体精炼除气，然后在熔体表面均匀撒上一层覆盖剂，再将微合金化元素中间合金通过钟罩压入精炼除气后的A356.2铝合金熔体中，并用石墨转子搅拌均匀，静置待用。3.如权利要求2所述的一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，其特征在于：所述熔化并保温的温度为750-760℃，所述微合金化元素中间合金为Al-Zr，Al-Er，Al-Y，Al-Cr和Al-Mn。4.如权利要求2所述的一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，其特征在于：所述微合金化元素中间合金为Al-15Zr，Al-20Er，Al-20Y，Al-20Cr和Al-10Mn。5.如权利要求1所述的一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，其特征在于对微合金化的A356.2铝合金熔体进行原位纳米复合化的步骤为：将含B合金或硼盐采用石墨钟罩压入微合金化的A356.2铝合金熔体中，同时启动石墨搅拌转子促进含B合金的熔化，或促进硼盐与A356.2铝合金熔体充分接触并有效吸收B元素，使引入的B元素与熔体微合金处理时引入的Zr元素原位反应合成ZrB2纳米陶瓷增强体，获得复合材料熔体并静置待用。6.如权利要求2所述的一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，其特征在于：所述的微合金化，是调整A356.2合金的成分，将稀土元素Er和Y以及Zr元素作为添加成分，并提高Cr和Mn的含量，调整后使A356.2合金熔体中元素的质量百分比含量分别为Zr3.0-5.0，Er0.18-0.25，Y0.18-0.25，Cr0.15-0.22，Mn0.1-0.12。7.如权利要求5所述的一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料，其特征在于：所述的原位纳米复合化，是指在微合金化后的熔体中引入B元素，使之与合金中引入的Zr元素原位生成弥散的纳米ZrB2陶瓷增强体，ZrB2尺寸为15-75nm，含量为2.57-5.14wt.％。2CN105861887A说明书1/6页一种重载轮毂用抗疲劳原位铝基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及铝基复合材料，特指一种重载汽车轮毂用轻质高强抗疲劳原位A356.2-X基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]重载汽车是指除普通乘用车以外的中