[发明专利]一种汽车变速器壳用高强度铝合金复合材料及其制备工艺

说明书

本发明适用铝合金技术领域，尤其涉及一种汽车变速器壳用高强度铝合金复合材料及其制备工艺，所述复合材料组分比例按重量百分数计：镁为1.7‑2.7％，硅为18‑25％，锌为6.5％‑8.0％，铜为5‑6％，磷为0.1‑0.2％，钪为0.1‑5％，锆0.1‑1％，余量由铝和不可避免的杂质组成。通过直流磁溅射方式获得纯铝以及具有纳米尺寸的2.5％质量分数的Fe含量的Al‑Fe合金，使得铁溶质进入Al能够在Al(Fe)固溶体中形成具有高密度柱状晶粒；通过控制铜、镁及锌的量，解决了现有汽车变速器壳铝合金材料使用过程中强度低，容易变形等的问题，同时，通过控制硅的用量范围和尺寸，并添加锆和钪，从而进一步改善铝合金的机械加工性和耐磨性。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种汽车变速器壳用高强度铝合金复合材料及其制备工艺。

背景技术

铝是地壳中蕴藏量最多的金属元素之一，其总储量约占地壳质量的。目前，铝及铝合金的产量己在金属材料中居第二位，仅次于钢铁材料，是有色金属材料中用量最多、应用范围最广的材料。一般来说，纯铝具有高导热性、高导电性、抗腐蚀性、低密度、易于铸造、切削及加工成型等优点，但是强度低，机械性能较差。当在铝合金中加入各种合金元素以后，实现合金化以后，铝合金的机械性能得到了大幅度的提高，如，具有高的比强度、比刚度、断裂韧性和疲劳强度等，同还保持了良好的铸造性能和高的耐腐蚀性。利用铝合金代替钢铁材料可以大大减轻零构件的重量，增加结构的稳定性，其中一系合金是铸造铝合金中最重要、品种最多的一个系列。它具有流动性好、铸件致密、不易产生铸造裂纹，抗腐蚀和切削加工性能优良，是理想的铸造合金，己成为制造业中最受重视的结构材料之一，在航空、航天、汽车、机械、化工等行业领域得到了非常广泛的应用。

随着近年来汽车、船舶、航空、家电、摩托车等产业的迅速发展，铝合金，特别是铝硅一系合金以其重量轻、强度高的力学性能和优良的加工性能，已经成为铸造业中最受重视的结构材料之一。它们已被广泛用于变速器壳、制动器、操纵系统、汽缸体、轮毅、活塞等。在铸造一硅铝合金的过程中，由于容易生成粗大的针片状或板状共晶相，严重地割裂了一相，造成局部区域的应力集中，使铸造合金的力学性能和加工性能恶化，特别是塑性显著降低，切削性能变差。因此，研制经济、高效、环保的变质剂和晶粒细化材料，以及铝合金熔体物理净化材料与装置，是获得优质铝合金铸造部件的关键技术之一，具有重要的理论意义和巨大的经济价值。高强度铝合金具有优异的性能，如高机械性能，耐腐蚀性和重量轻。高强度铝合金是实现改进性能的最佳选择，其中包括高机械性能和低重量。随着全球汽车行业轻量化和高效材料需求的不断增长，高强度铝合金市场也将增长，因为铝可以将汽车零部件和整个车身的重量减轻高达50％。

汽车对变速器壳材料性能要求苛刻，如很高的强度，优良的冲击任性以及良好的耐磨性能和耐疲劳性能。目前高档桥车已都使用铝合金变速器壳，西方发达国家的铝合金变速器壳生产工艺已基本成熟，但对新的铝合金变速器壳材料的研究仍然方兴未艾。但是现有的铝合金材料在加工过程中很难达到标准要求，铝液清渣难，杂质多，成分易偏析，制造成本高，在使用过程中其强度较低，变速器壳容易变形。

发明内容

本发明实施例提供一种汽车变速器壳用高强度铝合金复合材料及其制备工艺，旨在解决现有汽车变速器壳铝合金材料使用过程中强度低，容易变形，不耐磨等的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种汽车变速器壳用高强度铝合金复合材料，其组分比例按重量百分数计：镁为1.7-2.7％，硅为18-25％，锌为6.5％-8.0％，铜为5-6％，铁为2.5％，磷为0.1-0.2％，钪为0.1-5％，锆0.1-1％，余量由铝和不可避免的杂质组成。

优选地，所述复合材料组分比例按重量百分数计：镁为2.2％，铁为2.5％，硅为20％，锌为7.0％，铜为5.2％，磷为0.1％，钪为0.8％，锆0.6％，余量由铝和不可避免的杂质组成。

优选地，所述复合材料包含硅相，其中所述复合材料中的硅相的尺寸为10-50μm。