[发明专利]一种高速列车齿轮传动系统用铝合金及其制造方法

说明书

本发明提供了一种铸造铝合金及其制备方法和应用，属于材料冶金技术领域。本发明制备的铸造铝合金表面质量优良，无缩孔缩松现象，内部组织符合探伤检测要求且机械性能更优，产品达到国际领先水平，成功应用于我国高铁动车组，满足我国高速列车大跨域、高速、复杂环境对齿轮传动系统用铝合金铸件的性能要求。

技术领域

本发明涉及材料冶金技术领域，尤其涉及一种铸造铝合金及其制备方法和应用。

背景技术

高速列车的大幅提速对各零部件提出了轻量化要求，铝合金作为轻质、耐腐蚀的新型材料迅速地代替钢铁并在列车上得到应用。在国外，如日本的新干线、法国TGV、德国ICE等系列国际先进动车已广泛使用高强度铸造铝合金齿轮箱。在我国，高速(特别是时速380km/h以上)动车组的大跨域、高速、复杂环境的稳定运行对齿轮传动系统用铝合金铸件性能的要求极其严苛，目前国内高速列车部分关键零部件和原材料仍依靠进口。

高速列车齿轮传动系统用铝合金属于铸造铝合金，通过热处理提高性能，具有流动性好、无热裂倾向、线收缩小，以及比重小、耐腐蚀性良好、气焊性能好等优点，因而广泛应用于交通运输领域的零部件制造。然而，当前使用国产原料熔炼铸造存在的问题有：(1)在铸件表面产生较深的针孔缺陷；(2)在合箱面、法兰、吊挂等关键部位产生缩松、缩孔等缺陷；(3)在薄壁区产生气孔缺陷。在动车组大跨域、高速、复杂环境下运行，这些缺陷可能导致铸件产生裂纹，若装车高速运行(特别是时速380km/h以上)可能会导致严重后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铸造铝合金及其制备方法和应用，本发明的铸造铝合金气密性好、缺陷少，内部质量符合铸件射线探伤标准，应用于高铁动车组，能够满足高速列车大跨域、高速、复杂环境对齿轮传动系统用铝合金铸件的性能要求。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铸造铝合金，包括以下质量百分含量的元素：

Si 6.8～8.0％，Mg 0.25～0.45％，Ti 0.10～0.20％，Be 0.003～0.015％，Fe≤0.12％，Cu≤0.05％，Zn≤0.05％，Mn≤0.05％，余量为Al。

优选的，包括Si 7.0～7.5％。

优选的，包括Mg 0.3～0.4％。

优选的，包括Ti 0.15～0.20％。

优选的，包括Fe≤0.08％。

本发明提供了上述方案所述铸造铝合金的制备方法，包括以下步骤：

对应所述铸造铝合金的组成将各制备原料依次进行熔炼和精炼，得到熔体；

将所述熔体进行真空除气，得到净化熔体；所述净化熔体中H的含量≤0.10mL/100g；

将所述净化熔体进行浇注，得到铸件；所述浇注用砂型设置有冷铁和发热冒口；所述浇注的温度为690～720℃，保压压力为0.08～0.09MPa，保压时间为700～750s；所述浇注过程中净化熔体的升速为28～30mm/s；

将所述铸件依次进行固溶处理和时效处理，得到铸造铝合金。

优选的，所述固溶处理的温度为530～550℃，保温时间为8～9h，冷却方式为水冷。

优选的，所述时效处理的温度为180～200℃，保温时间为4～5h。

本发明提供了上述方案所述铸造铝合金或上述方案所述制备方法制备得到的铸造铝合金在高速列车齿轮传动系统中的应用。