[发明专利]一种复合铝合金车轮及其制造方法

权利要求书

1.一种复合铝合金车轮，其特征在于：

所述复合铝合金车轮的轮辋和轮辐分别采用不同的合金材料；

所述轮辋部位合金材料的成分按质量百分比构成为：Si 4.1～4.5％，Mg0.80～0.85％，Ti 0.17～0.2％，Cr 0.10～0.15％，Mn 0.10～0.15％，Sr 0.015～0.017％，余量为铝；

所述轮辐部位合金材料的成分按质量百分比构成为：Si 6.5～6.7％，Mg 0.21～0.25％，Ti 0.13～0.16％，Sr 0.011～0.013％，Cr 0.18～0.22％，Mn 0.18～0.22％，Zr0.16～0.2％，余量为铝；

所述复合铝合金车轮是通过包括如下步骤的方法制备获得：

步骤1：轮辐部位成型

1a、配料

按照配比量称取纯铝、Al-Si中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sr中间合金，Al-Cr中间合金、Al-Mn中间合金；

1b、熔炼

向预热好的坩埚中加入烘干的Al-Si中间合金，再加入纯铝覆盖在Al-Si中间合金的上表面，随炉升温至750℃，待其全部熔化，静置并保温20min；随后将Al-Ti中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Cr中间合金、Al-Mn中间合金加入到已熔化的合金熔液中，全部熔化后静置并保温10min；将温度调至720℃，再向合金熔液中加入Al-Mg中间合金，全部熔化或溶解后用石英棒搅拌3-5分钟，使其元素分布均匀，再静置并保温10min；

1c、精炼变质

用扒渣勺将步骤1b中获得的合金熔液表层的浮渣快速地撇去，撇渣后用石墨钟罩将C₂Cl₆精炼剂压入熔液至坩埚底部1/3处并保持同一方向慢速旋转精炼除气，随后再将Al-Sr中间合金送入熔池，720℃下静置保温10～20min，最后，撒入清渣剂进行除渣；

1d、浇注

将步骤1c获得的合金熔液采用低压铸造工艺进行成型，其中低压铸造模具的边模温度控制在460～480℃,合金熔液的温度保持在720～740℃，导入低压铸造机进行轮辐的低压铸造，泄压凝固后待冷却后脱模取出，获得车轮的轮辐部位；

步骤2：轮辋部位成型

2a、配料

按照配比量称取纯铝、Al-Si中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Ti中间合金、Al-Cr中间合金、Al-Mn中间合金、0.2*5mm扁Sr条；

2b、熔炼

向预热好的坩埚中加入烘干的Al-Si中间合金，再加入纯铝覆盖在Al-Si中间合金的上面，然后随炉一起升温至750℃，待其全部熔化，静置并保温20min；随后将Al-Ti中间合金、Al-Cr中间合金、Al-Mn中间合金加入到已熔化的合金熔液中，全部熔化后静置并保温10min；将温度调至720℃，向合金熔液中加入Al-Mg中间合金，全部熔化或溶解后用石英棒搅拌3-5分钟，使其元素分布均匀，再静置并保温10min；

2c、精炼变质

用扒渣勺将合金熔液表层的浮渣快速地撇去，撇渣后用石墨钟罩将C₂Cl₆精炼剂压入熔液至坩埚底部1/3处并保持同一方向慢速旋转精炼除气，随后再将0.2*5mm扁Sr条送入熔池，720℃下静置保温10～20min，最后，撒入清渣剂进行除渣；

2d、浇注

将步骤2c获得的合金熔液采用低压铸造工艺进行成型，其中低压铸造模具的边模温度控制在460～480℃，合金熔液的温度保持在720～740℃，导入低压铸造机进行轮辋的低压铸造，泄压凝固后待冷却后脱模取出，获得车轮的轮辋部位；

步骤3：挤压成型

将经上述步骤低压铸造成型后的车轮加热至240～260℃，透热后，放入车轮挤压模中，使用压力机仅对车轮的轮辋部位进行等温挤压，挤压变形直至轮辋设计尺寸；

步骤4：热处理

对采用上述铸造成型工艺获得的车轮进行热处理，即依次进行固溶处理和人工时效处理；

铸造时在车轮的轮辐和轮辋对应部位分别设不同待盛铝合金液的密闭坩埚、升液管和浇注系统，轮辐部位合金通过配料熔炼后由分布于轮辐对应处的升液管在低压作用下进入轮辐型腔；轮辋部位合金通过配料熔炼后由分布于轮辋对应处的升液管在低压作用下进入轮辋型腔；保持压力直到铸型中的合金液完全凝固以后，接着释放气体压力，在升液管中未参与凝固的铝液会在重力作用下自动落回到坩埚内；制备轮辋后，再将轮辋部位通过挤压成型工艺使其达到设计尺寸；车轮的轮辐部位经低压铸造成型，轮辋部位经低压铸造成型和挤压成型后，再对其进行热处理；

轮辋和轮辐两者对应的低压升液管中的铝合金熔液上升速度由车轮的结构尺寸确定，即按照轮辋与轮辐的体积比V_A：V_B确定二者不同成分铝合金熔液在升液管中的上升速度比。