一种Al-Mg-Si-Cu合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用专利检索-材料挤压增材制造制造过程制造过程专利检索查询-专利查询网

一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车 铝制控制臂上的应用

阅读：370发布：2023-03-04

专利汇可以提供一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用。该合金材料的化学成分组成包括Si：0.95—1.5%，Fe：0.3%；Cu：0.4—0.5%；Mn：0.85—1.10%；Mg：0.8—1.2%；Zn：0.2%；Ti：0.10%；Cr：0.25—0.5%；Al：余量。该合金材料在汽车铝合制控制臂上的应用，包括（1）按照如上所述的合金材料进行组分配比和熔炼形成熔体；（2）熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为735-745℃，时间为20分钟，精炼完后静置30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；（3）均匀化退火及挤压工艺（4）锻造及热处理工艺。这种合金材料及热处理工艺能够保证产品满足使用性能要求。，下面是一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料，其特征在于：该合金材料的化学成分组成如下：
成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
重量% 0.95—1.5 0.3 0.4—0.5 0.85—1.10 0.8—1.2 0.2 0.10 0.25—0.5 余量。
2.一种Al-Mg-Si-Cu合金材料在汽车铝合制控制臂上的应用，其特征在于：它包括如下步骤：
（1）按照如权利要求1所述的合金材料进行组分配比和熔炼形成熔体；
（2）熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为735-745℃，时间为20分钟，精炼完后静置30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；
（3）均匀化退火及挤压工艺
均匀化温度：560℃，保温时间3小时；
挤压棒材温度在480℃进行挤压；
（4）锻造及热处理工艺
控制臂采用两火在模态压力机上锻造成型，锻造温度为480℃；热处理工艺为淬火
550±5℃/100min，时效170±5℃/16H。

说明书全文

一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车 铝制控制臂上的应

用

技术领域

[0001] 本发明涉及铝合金材料及其在汽车配件上的应用，特别是一种Al-Mg-Si-Cu合金材料及其在汽车铝合制控制臂上的应用。

背景技术

[0002] 对于铝制控制臂目前国际上多采用6082（Al-Mg-Si-Cu系）挤压棒材进行锻造成型，并且6082挤压棒材在锻造过程中挤压效应消失，强度和塑性降低。铝制控制臂的具体工艺流程通常包括：熔炼、铸造、均匀化、挤压锻造、热处理等工艺步骤。

[0003] 表1：6082化学成分标准

[0004]成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
重量% 0.7—1.3 0.5 0.10 0.4—1.0 0.6—1.2 0.2 0.10 0.25 余量

[0005] 一般6082棒材制成锻件性能为抗拉强度Rm=360Mpa、屈服强度Rp0.2=310Mpa、延伸率A=12%，刚度为4.9KN/mm，但是无法满足客户要求，抗拉强度Rm≥400Mpa、屈服强度Rp0.2≥377Mpa、延伸率A≥12%，刚度大于5.6KN/mm。为此我们对6082材料进行成分调整，并进行此材料热处理工艺的研究，找到了能够满足控制臂性能要求的热处理工艺。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种Al-Mg-Si-Cu合金材料及其在汽车铝合制控制臂上的应用，它主要解决上述现有6082挤压棒材制成锻件的性能无法满足客户技术要求，使用6082材料进行成分的控制及调整，通过反向挤压制成的棒材作为原材料，特别提供了一种新的热处理工艺，解决控制臂在恶劣环境下使用，并且填补我国铝制控制臂的生产中性能无法达到国外水平的空缺，并且超出了国外顶尖水平。

[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是。

[0008] 一种Al-Mg-Si-Cu合金材料，其特征在于：该合金材料的化学成分组成如下：

[0009]成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
重量% 0.95—1.5 0.3 0.4—0.5 0.85—1.10 0.8—1.2 0.2 0.10 0.25—0.5余量[0010] 。

[0011] 一种Al-Mg-Si-Cu合金材料在汽车铝合制控制臂上的应用，其特征在于：它包括如下步骤：

[0012] （1）按照如上所述的合金材料进行组分配比和熔炼形成熔体；

[0013] （2）熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为735-745℃，时间为20分钟，精炼完后静置30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；

[0014] （3）均匀化退火及挤压工艺

[0015] 均匀化温度：560℃，保温时间3小时；

[0016] 挤压棒材温度在480℃进行挤压；

[0017] （4）锻造及热处理工艺

[0018] 控制臂采用两火在模态压力机上锻造成型，锻造温度为480℃；热处理工艺为淬火550±5℃/100min，时效170±5℃/16H。
附图说明

[0019] 图1是本发明应用中的金相组织图。

具体实施方式

[0020] 本发明公开了一种Al-Mg-Si-Cu合金材料，其特征在于：该合金材料的化学成分组成如下：

[0021]成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
重量% 0.95—1.5 0.3 0.4—0.5 0.85—1.10 0.8—1.2 0.2 0.10 0.25—0.5 余量[0022] 以下通过一实施例来进一步介绍该材料在在汽车铝合制控制臂上的应用。

[0023] 铝制控制臂的具体工艺流程包括如下步骤：

[0024] 1、熔炼铸造工艺

[0025] 1.1熔炼成分控制

[0026] 由于该产品性能要求高Mg、Si、Cu等元素主要起强化作用，合理配比对挤压工艺及最终产品性能意义重大，因此要严格控制，范围不能太宽。其中Mn含量过高会影响到合金铸造性能，随着Mn含量增加其粘度增加，流动性会下降，Cu元素在合金中起强化作用，但是够高其抗腐蚀性能降低。

[0027] 本标准优点不但控制了Si、Mn、Mg元素成分，而且将Cu和Cr元素作为主控元素控制。具体成分控制范围见下表。

[0028] 表2：本发明材料（简称6082J）的化学成分组成。

[0029]成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
重量% 0.95—1.5 0.3 0.4—0.50.85—1.10 0.8—1.2 0.2 0.10 0.25—0.5 余量[0030] 最佳的元素质量分数为：

[0031]成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
重量% 1.2 0.2 0.45 1.0 1.1 0.1 0.10 0.35 余量

[0032] 1.2净化与铸造

[0033] 熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为735-745℃，时间为20分钟，精炼完后静置30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体。熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板（30PPI）过滤，铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤。充分滤去熔体中的氧化物、夹渣。

[0034] 2、均匀化退火及挤压

[0035] 6082J合金材料变形抗力大，挤压困难。通过均匀化处理后，合金组织发生如下变化：晶内偏析消失；Mg2Si相、CuAl2相溶入α（Al）中，不平衡共晶体消失。

[0036] 均匀化温度：560℃，保温时间3小时。

[0037] 挤压棒材温度在480℃进行挤压。

[0038] 3、锻造及热处理工艺

[0039] 控制臂采用两火在模态压力机上锻造成型，锻造温度为480℃。传统的热处理工艺为淬火535±5℃/100min,时效170±5℃/8H或155±5℃/10H。而本文通过调整热处理工艺，找到能够满足控制臂使用要求的热处理工艺，来提高合金强度。具体热处理工艺见表3，在不同的热处理工艺下进行处理，得到的力学性能值见表4，过烧组织检测见图1。

[0040] 表3：不同热处理工艺

[0041]

[0042] 表4：力学性能测试结果

[0043]

[0044] 从535℃、550℃淬火的金相组织中均没有出现复熔共晶球体、粗晶界、并局部呈纺锤形及晶界毛发，三角晶界或沿晶界淬火裂纹现象，表明未出现过烧组织。

[0045] 传统采用535℃固溶强化时，试样显微组织中残留了大量的Mg2Si化合物，导致固溶体内强化相合金浓度很低，时效后基体组织中析出的β相少，时效强化不足，以至最终使材料强度不高，而塑性趋高。550℃固溶强化时，试样显微组织中Mg2Si化合物基本溶解于基体内，并在时效后β相颗粒弥散分布，并且分布均匀，组织较均匀。有相关资料介绍6082材料在570--580℃固溶处理，由于固溶体内合金化程度以充分发挥而晶粒和β相颗粒的粗化已经明显，强化作用削弱，对材料塑性也产生负面影响。所以我们对6082J合金选择550℃进行固溶处理。

[0046] 传统的时效工艺（170±5℃/8H）下，合金的强度抗拉强度Rm=381Mpa、屈服强度Rp0.2=338Mpa、延伸率A=15%，无法满足控制臂的使用性能要求，从而进行时效工艺的大量调整。从表3的数据来看：时效温度从155℃到170℃时，合金的抗拉强度和屈服强度升高，而延伸率较低。在随着时效温度升高到195℃时，其强度有所提高但是不明显，而延伸率急剧降低。一定的时效温度下，随时效保温时间从8H到16H抗拉强度和屈服强度急剧升高，而延伸率略有所下降。但是满足使用要求。由测试数据看：时效最佳温度选择170℃。而时间为16H。

[0047] 从而确定了最终的热处理工艺为淬火550±5℃/100min,时效170±5℃/16H。

[0048] 按照上述的工艺进行质量检测控制，化学成分、金相组织、性能、刚度、疲劳试验、强度试验检测。

[0049] 1、化学成分

[0050]Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Cr Al
本发明 0.95—1.5 0.3 0.4—0.5 0.85—1.10 0.8—1.2 0.2 0.10 0.25—0.5余量实测值 1.13 0.20 0.46 0.93 0.98 0.02 0.02 0.33 余量

[0051] 2、金相组织（图1）

[0052] 从横向显微组织上看，均没有出现复熔共晶球体、粗晶界、并局部呈纺锤形及晶界毛发，三角晶界或沿晶界淬火裂纹现象，化合物均匀析出，存在大量析出相质点并均匀分布。

[0053] 3、性能测试

[0054]

[0055] 4、刚度、疲劳、强度试验

[0056] 控制臂产品在国家级汽车检测中心检测，产品具体测试结果见下述：

[0057] 4.1疲劳试验结果

[0058]

[0059] 4.2强度试验结果

[0060]

[0061] 4.3刚度试验结果

[0062] 刚度为10.9KN/mm。

[0063] 上述各项测试结果均满足要求，所以这种合金材料及热处理工艺能够保证产品满足使用性能要求。

[0064] 本发明优越性和积极意义是：

[0065] 1、从化学成分的配比来看，其性能优于6082材料性能。

[0066] 2、从均匀化退火工艺来说，此工艺与6082有所不同，6082材料均匀化温度550℃，保温时间6小时。而我们采用均匀化温度：560℃，保温时间3小时。该合金中Mn、Cr元素含量高于6082材料，这样时间保温长，容易使Mn、Cr析出，并聚集长大。温度高能元素更加均匀分布。所以采用均匀化温度560℃，保温时间3小时的均匀化退火工艺。

[0067] 3、采用热处理工艺为淬火550±5℃/100min,时效170±5℃/16H。能大大提高合金强度和塑性。满足产品使用要求。

[0068] 综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种大锭挤压铜铬触头材料的工艺	2020-05-12	401
一种加工增强材料的挤压系统装置	2020-05-13	869
静态挤压铝及铝合金材料的润滑剂	2020-05-13	350
静态挤压铝及铝合金材料的润滑剂	2020-05-13	208
用来连续挤压高粘度材料的螺杆挤压机	2020-05-11	30
一种挤压均匀的滤材复合材料挤压装置	2020-05-11	938
用于挤压研磨可挤压材料的双材料模具和方法	2020-05-11	16
用来连续挤压高粘度材料的螺杆挤压机	2020-05-11	391
用于挤压研磨可挤压材料的双材料模具和方法	2020-05-11	523
一种铅材料挤压消能器	2020-05-12	132

一种Al-Mg-Si-Cu合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用

一种Al-Mg-Si-Cu合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：

一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应用

一种Al-Mg-Si-Cu 合金材料及其在汽车铝制控制臂上的应