[发明专利]一种铝合金轮毂晶粒细化方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金熔炼领域，尤其涉及一种铝合金轮毂晶粒细化方法。

背景技术

汽车车轮在行驶过程中高速转动，并承载着汽车重量、扭动扭矩和其他应力，要求车轮材料有高强度、高弹性模量等力学性能，以满足汽车产品规定的安全性和可靠性要求。汽车车轮材料最初采用钢板，焊接后通过成型挤压形成汽车车轮，由于制造工艺复杂，质量重以及车轮表面质量不满足现代汽车发展的要求，汽车车轮材料已经由铝合金取代了钢板。

铝合金具有流动性好，无热裂倾向，线收缩小，比重小，耐蚀性好等优良特性，是汽车轮毂的主要使用材料。然而现有的方法制备得到的铝合金轮毂，通常结构不致密，容易产生疏松、夹孔等铸造缺陷，铝合金的铸态组织晶粒粗大，力学性能较低。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点和不足，本发明提供了一种铝合金轮毂的晶粒细化方法，操作简便，对晶粒的细化程度高。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种铝合金轮毂的晶粒细化方法，包括以下步骤：

S1：在运行熔炉前，先向熔炉中连续通入高纯氩，除去熔炉中的空气；

S2：在熔炉中加入铝锭，升高温度至700-740℃，待铝锭熔化后，机械搅拌均匀，然后检测铝锭熔化的铝液中的成分，使得铝液中的成分按重量百分比满足Si 6.5～7.5％，Mg 0.30～0.45％，Ti 0～0.2％，Fe 0～0.12％，Mn 0～0.05％，Cu 0～0.1％，Zn 0～0.05％，余量为Al；

S3：在温度700-710℃下，向S2中的铝液中加入精炼剂，加入量为铝液质量的0.4～0.8％，静置后，除去铝液表面的浮渣；

S4：在温度700-710℃下，向S3中预精炼后的滤液中加入铝-镍-磷中间合金，加入量为铝液质量的0.1％-0.4％，机械搅拌均匀后静置；然后加入纳米氧化锡纤维，加入量为铝液质量的0.05％-0.2％；

S5：检测铝液密度，使铝液的密度大于或等于2.667g/cm³；若密度小于2.667g/cm³，重复S3，直至密度大于或等于2.667g/cm³；

S6：将铝液浇注到预热的轮毂模具中，将轮毂模具快速冷却至-10～-20℃，待铝液凝固后起模，得到晶粒细化的铝合金轮毂。

进一步，所述精炼剂包括2-3份稀土、20-30份氯化钠、10-20份氯化钾。稀土能够将氧化铝还原成铝，使铝液中的氧化铝夹杂物含量明显降低，从而减少了氢气的形核基底，降低了铝合金中的孔隙率；并且，稀土会与氢发生相互作用生成稳定的稀土氢化物，从而改变了氢在铝液中的状态，降低了铝液中游离氢的含量，进一步降低铝合金中的孔隙率；氯化钠和氯化钾能够有效除去铝液中的杂质。

进一步，所述精炼剂包括2份稀土、30份氯化钠、20份氯化钾。

进一步，所述铝-镍-磷中间合金的制备步骤如下：按重量百分比Al：Ni：P＝(85％～95％)：(4％～12％)：(1％～5％)称取所需量的Al、Ni和P，通过一层P一层石灰石隔离叠成加入感应炉中，适当压紧；然后先将Al和Ni共同熔化混合均匀后，倒入感应炉中，使合金液由上至下渗入P层，通过感应炉保证炉内合金液不凝固，机械搅拌使合金液均匀，然后急速冷却使其凝固，得到Al-Ni-P中间合金。制备得到的Al-Ni-P中间合金组织均一稳定。

进一步，所述Al-Ni-P中间合金各组分的重量百分比为Al：Ni：P＝85％：12％：3％。在该比例下，Al-Ni-P中间合金的细化作用最佳，且Al-Ni-P中间合金于纳米氧化锡的配合细化作用最优。

进一步，所述铝-镍-磷中间合金和纳米氧化锡纤维的加入量的质量比为4:1～1:2。铝-镍-磷中间合金和纳米氧化锡纤维按照一定比例配合，二者共同作用，使铝合金中的组织得到了更好的细化，减少了铸造缺陷，铝合金的综合性能得到了明显的提高。

进一步，所述铝-镍-磷中间合金和纳米氧化锡纤维的加入量的质量比为2:1。

进一步，所述S3中还包括，在加入精炼剂后，从熔炉下方向铝液中连续通入高纯氩10-15min，然后再静置，除去铝液表面的浮渣。从下方通入高纯氩，能够带动杂质或气体等由下至上全部从铝液表面排出，避免从上至下通导致的杂质或气体排除不净。

进一步，所述S2中使用涂有耐火涂层的钛棒进行机械搅拌。耐火涂层能够避免机械搅拌的搅拌棒的成分在高温条件下熔入铝液中，影响铝液成分；且钛棒的熔点很高，在铝液熔炼过程中不会熔入铝液中。