[发明专利]耐热高强度汽车轮毂铝合金材料

说明书

本发明公开了一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，按重量百分比计，其包括以下成分：Si：5‑16.3％；Fe：0.18‑0.65％；Cu：3.3‑7.2％；Mn：0.4‑0.6％；TaC：6.2‑13.8％；石墨烯：0.8‑3.6％；Zn：0.25‑0.63％；Ti：0.08‑0.5％；Cr：0.04‑0.25％；余量为Al和不可避免的杂质。本发明中通过TaC‑石墨烯‑铜铝中间合金的形式在铝合金材料中引入石墨烯、TaC的方案，能够藉由多种组分相互的协同增强效果，使得铝合金材料的强度和耐热性能得到大幅度提升。

技术领域

本发明涉及轮毂材料领域，特别涉及一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。

背景技术

轮毂是承载汽车全部重量和高速度旋转的关键部件，所以对轮毂材料的性能具有严苛要求。铝合金材料因其质量轻、机械性能优异等优点被广泛用于制造轮毂，例如专利CN103060635B公开的一种三片式铝合金锻造轮毂材料、专利CN112095031B公开的轮毂用高强高韧A356.2铝基复合材料的制备方法、专利CN107488801B公开的一种汽车轮毂用高强耐蚀镁合金复合材料及其制备方法等。

但随着对更高性能轮毂要求的日益提升，仍需对铝合金材料进行优化，以提高其强度、耐热性能等。石墨烯特殊的结构致使其具有很多优异的性质：如极好的力学性能，石墨烯已经被尝试作为增强体来提高铝合金材料的强度，但由于石墨烯大的比表面积往往使其团聚在一起，且石墨烯与铝之间润湿性差，导致石墨烯很难在铝材料中充分、均匀分散，会严重影响石墨烯自身优异性能的发挥，导致石墨烯作为增强体往往难以到达预期效果。

TaC具有高硬度、高热力学稳定性等特点，在合金材料中添加TaC还能抑制合金中晶粒的长大，从而显著提升其综合性能，且TaC粒度越细，提升效果越佳。传统方案中，通过球磨来制备细粒度的TaC存在时间长、功耗高等缺陷，且细粒度的TaC在合金材料中的均匀分散性对TaC提升作用的充分发挥具有重要作用，而传统方案中也往往难以实现TaC的均匀分散。

所以，石墨烯、TaC有望应用于铝合金材料中来改善其性能，但现在缺少能很好的将其应用的可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种耐热高强度汽车轮毂铝合金材料，按重量百分比计，其包括以下成分：Si：5-16.3％；Fe：0.18-0.65％；Cu：3.3-7.2％；Mn：0.4-0.6％；TaC：6.2-13.8％；石墨烯：0.8-3.6％；Zn：0.25-0.63％；Ti：0.08-0.5％；Cr：0.04-0.25％；余量为Al和不可避免的杂质；

该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC-石墨烯-铜铝中间合金通过熔炼制备得到。

优选的是，该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过以下方法制备得到：

S1、按照重量百分比称取原料：含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料以及TaC-石墨烯-铜铝中间合金；

S2、将含Al、Si、Fe、Mn、Zn、Ti、Cr的原料粉碎后投入熔炼炉中，搅拌，于650-780℃下熔炼50-120min；

S3、机械打渣后加入粉碎后的TaC-石墨烯-铜铝中间合金，搅拌，于715-745℃、氩气气氛下熔炼20-45min，扒渣；

S4、向熔液中加入覆盖剂，于660-695℃下静置15-40min；

S5、将步骤4)得到的铝合金熔液浇筑成锭，然后冷却至室温，得到所述耐热高强度汽车轮毂铝合金材料。

优选的是，该耐热高强度汽车轮毂铝合金材料通过以下方法制备得到：