[发明专利]一种客车车架用高强高韧铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种客车车架用高强高韧铝合金及其制备方法，该客车车架用高强高韧铝合金，由以下重量百分比含量的元素组成：Zn8.2‑8.8%、Cu1.2‑2.0%、Mn＜0.3%、Mg1.8‑2.0%、Cr0.18‑0.28%、Zr0.2‑0.3%、Fe≤0.5%、Si≤0.4%、Ti＜0.2%、稀土元素Sc 0.2‑0.8%，余量为Al。本发明通过设定特定的合金组成以及熔炼、铸造、挤压、热处理、煨弯、等特定制备工艺，一方面大大提高了客车车架铝合金的抗拉强度和屈服强度，最终抗拉强度能达到668‑684Mpa、屈服强度能达到640‑651 Mpa、延伸率10.2‑12.4%，具有高强高韧的特点，远远优于使用标准。另一方面采用合理热处理工艺使客车车架用铝合金型材、型管退火后确保煨弯时不产生裂纹，煨弯性能和焊接性能优异；完全满足客车车架的使用要求，为客车轻量化的研究提供材料保障。

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种客车车架用高强高韧铝合金及其制备方法。

背景技术

能源、环境危机促使各国政府对汽车行业的产品能耗和排放严格控制，尤其能耗问题迫使新能源汽车技术和汽车轻量化设计制造成为了目前的重要课题。金属材料零部件占汽车整个零部件的85%以上，因此，如何使金属零部件轻量化成了汽车轻量化的关键。通常使用1kg铝合金材料，汽车自重可以下降2.25kg，而在一般情况下，每减轻1kg车重，每行驶100km，就可节省0.7kg汽油。另外，铝吸收冲击的能力是钢的2倍，铝材受碰撞后变形模式为前部大收缩而后部几乎不变形。在碰撞安全性方面有明显的优势，汽车前部的变形区在碰撞时会产生褶皱，可吸收大量的冲击力，从而大大提高了车内人员的安全性。随着环境保护和汽车轻量化的需求，关于开发高性能轻质合金汽车零部件是近年来各大汽车企业和科研院所的重要课题。其中汽车车架是车身上典型的薄壁安全结构件，是影响汽车整体重量的关键零部件，开发高性能铝合金车架型材，做到以铝代钢，一直是汽车工业中关注的量重要课题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种通过设计特定合金组成和特定制备工艺，具有高强高韧的特点，表面质量与尺寸精度高，煨弯性能和焊接性能优异的客车车架用高强高韧铝合金。

本发明的另一个目的是为了提供一种客车车架用高强高韧铝合金的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种客车车架用高强高韧铝合金，由以下重量百分比含量的元素组成：Zn8.2-8.8%、Cu1.2-2.0%、Mn＜0.3%、Mg1.8-2.0%、Cr0.18-0.28%、Zr0.2-0.3%、Fe≤0.5%、Si≤0.4%、Ti＜0.2%、稀土元素Sc 0.2-0.8%，余量为Al。

一种根据权利要求1所述的客车车架用高强高韧铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）按元素组成选用铝锭、锌锭、镁锭、铝-铜中间合金、铝-铬中间合金、铝-锆中间合金、稀土作为原材料；

（2）在电炉中一次性装入铝锭、铝-铜中间合金、铝-铬中间合金和铝-锆中间合金，熔化后在熔体中加入锌锭、镁锭和稀土；

（3）当炉料化完后在熔炼温度780-880℃范围内，均匀撒入覆盖剂覆盖，进行扒渣；

（4）扒渣后将炉料搅拌均匀，并在炉料中取样，取样时熔体温度不低于750℃，取样后进行成份分析，分析合格后即可导炉，导炉温度为755℃；

（5）导入炉温为750℃的静置炉后，进行精炼、扒渣和气体含量测定，静置15分钟后铸造；

（6）铸造时熔体通过泡沫陶瓷过滤片过滤，过滤后在铸造温度710-720℃、铸造速度65-70mm/min、铸造水压0.05-0.12MPa的工艺条件下，将合金熔体铸造成铝合金铸锭；

(7)对铸造成形的空心锭或实心锭进行表面质量和尺寸检查，空心铸锭的最大壁厚差不大于2毫米，空心铸锭的最大弯曲度不超过3毫米；