[发明专利]高强度汽车铝合金轮辋材料的制造方法

说明书

【技术领域】：

本发明涉及一种汽车配件材料的制造方法，特别是一种高强度汽车铝合金轮辋材料的制造方法。

【背景技术】：

轮辋是车轮中固定、安装轮胎的部件，属于汽车保安件，轮辋结构有两件式、三件式、四件式、五件式等，最常用的是两件式和三件式。轮辋按其制造材料的不同可分为钢制轮辋和铝合金轮辋，目前国内外一股采用的是钢制轮辋，这些钢制轮辋通过型钢加工或板材滚压的方式制造而成，其主要采用的材料牌号是12LW-GB11262-89、BG380CL等，其中12LW-GB11262-89材料的抗拉强度σ_b为355～470MPa、延伸率＞30％。而铝合金轮辋与钢制轮辋相比，在轻量化、散热性、吸能性、可塑性等方面具有绝对优势。但是，由于现有的大规格(≥19.5英寸)铝合金轮辋主要是由牌号为6061-T6(国内锻铝牌号为LD30)的中等强度铝合金材料锻造、旋压而成，该牌号的铝合金材料经过固溶强化处理后，抗拉强度σ_b为295MPa左右，只达到钢制轮辋抗拉强度下限的83％左右，与钢制轮辋相比，其强度还有一定差距。因此，现有的铝合金轮辋在重载下易变形，只适于在中、小型汽车中使用，难以在大型汽车中推广使用，其使用范围受到限制。

【发明内容】：

本发明要解决的技术问题是：提供一种高强度汽车铝合金轮辋材料的制造方法，以解决现有铝合金轮辋所存在的力学性能差、使用范围受到限制的不足之处。

本发明解决上述技术问题的基本原理是：本发明是在现有牌号为6061-T6的中等强度铝合金材料的基础上改变其中元素的含量，在不降低锻造性能的情况下，在材料中调剂Ti等元素的含量，适当增加Ti与Al的Ti₃Al化合物的比例，使合金的抗拉强度σ_b在原有基础上提高10％以上，达到钢制轮辋的下限。

此外，由于6061-T6锻造铝合金在固溶时效状态下的可旋性指标值——单道次极限减薄率为：φmax＝ψb/(0.17+ψb)×100％＝0.25/(0.17+0.25)×100％＝60％，它比钢板的单道次极限减薄率70％～80％低，因此，为提高铝合金的力学性能和旋压性能，本发明还适当加入稀土RE、锆(Zr)和锶(Sr)元素。

本发明加入上述稀土RE、锆(Zr)和锶(Sr)元素的作用机理是：

稀土RE元素加入铝合金中，可细化晶粒、防止偏析、去气除杂、净化金属以及改善金相组织等，从而达到提高机械性能、改善物理性能和加工工艺性能的目的。试验表明：铝合金中添加稀土，夹杂物的数量可明显降低，尺寸减小，形状也趋近圆球状，并可细化铸态晶粒；当稀土数量适当时，也可明显细化枝晶组织；稀土还可改善铝合金的流动性，消除针孔、气孔、疏松和偏析等缺陷。变形铝合金添加稀土不仅可以提高强度、硬度和延伸率，还可改善深冲、冷拉或挤压加工等工艺性能，明显提高成品率。

锶(Sr)是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为。因此用锶元素进行变重处理能改善合金的塑性加工性和最终产品重量。由于锶的变重有效时间长、效果和再现性好等优点，近年来在Al-Si铸造合金中取代了钠的使用。对挤压用铝合金中加入0.015％～0.03％锶，使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相，减少了铸锭均匀化时间60％～70％，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。抗拉强度б_b由233MPa提高到239MPa，屈服强度б_0.2由204MPa提高到210MPa，延伸率δ₅由9％增至12％。在过共晶Al-Si合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。

锆(Zr)元素和铝形成ZrAl₃化合物，在合金中弥散分布，阻止位错及晶界的迁移，从而提高再结晶温度，有效阻止再结晶的形核和长大，弥散度超过其他过渡元素形成的铝化物，其形状紧凑，近似球形，经实验证实，含锆的铝合金旋转弯曲疲劳强度б^-1最高。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种高强度汽车铝合金轮辋材料的制造方法，其特征在于：该制造方法包括以下主要步骤：

A、备料：