專利名稱：一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方、熔煉工藝及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金材料領(lǐng)域,特別涉及一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方、熔煉工藝及
其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國人口眾多、內(nèi)陸深廣，解決大規(guī)模人口流動(dòng)問題，最安全、最快捷、最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保、最可靠的交通方式是高速鐵路。近年來，隨著京津城際鐵路、武廣高速鐵路、鄭西高速鐵路、滬寧城際高速鐵路等相繼開通運(yùn)營，中國高鐵已進(jìn)入世界前沿，并創(chuàng)造了運(yùn)營速度、運(yùn)量、節(jié)能環(huán)保、舒適度四個(gè)世界第一，正引領(lǐng)著世界高鐵的發(fā)展。隨著機(jī)車運(yùn)行速度的加快，列車運(yùn)行當(dāng)中所必須克服的氣動(dòng)阻力和機(jī)械摩擦阻力大幅度增加，導(dǎo)致能耗急劇上升；經(jīng)測算，高速列車要克服的阻力是普通列車的10-30倍，所需的動(dòng)能是普通列車的4倍以上。同時(shí)，機(jī)車運(yùn)行速度越快，車輛對(duì)軌道的沖擊力越大，導(dǎo)致鋼軌過度磨耗和損傷，增加線路的維修工作量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)毀壞線路，釀成重大事故。再者，要保證高速列車在短距離內(nèi)精確制動(dòng)停車，并及時(shí)地消散制動(dòng)時(shí)的巨大動(dòng)能也是一個(gè)很困難的問題。為解決上述問題，采用減輕車體重量，尤其是減輕轉(zhuǎn)向架部分的簧下質(zhì)量是最直接、最行之有效的方法。為降低簧下質(zhì)量，已有學(xué)者進(jìn)行了高速機(jī)車鋁合金軸箱體和齒輪箱等部件的相關(guān)研究，起到了一定的減重效果，并在一些車輛上得到了應(yīng)用。同時(shí)值得一提的是，采用六連桿空心軸傳動(dòng)方式的機(jī)車,傳動(dòng)空心軸一半質(zhì)量屬于簧下質(zhì)量，因此通過減小傳動(dòng)空心軸的質(zhì)量可明顯降低簧下質(zhì)量，改善輪軌動(dòng)作用力，提高機(jī)車的動(dòng)力學(xué)性能?，F(xiàn)有機(jī)車的傳動(dòng)空心軸通常采用鋼質(zhì)材料鑄造而成，鋼質(zhì)傳動(dòng)空心軸優(yōu)點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，經(jīng)熱處理后具有優(yōu)異的機(jī)械性能；缺點(diǎn)是質(zhì)量大，增加了機(jī)車車輛的簧下質(zhì)量，因此機(jī)車在高速運(yùn)行時(shí)，鋼質(zhì)空心 軸增大了輪軌間的相互作用力，加快了車輪與軌道之間的磨損，這已成為制約高速機(jī)車進(jìn)一步提高運(yùn)行速度的瓶頸之一。與鋼質(zhì)材料相比較，鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高等的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有較好的物理性能、力學(xué)性能和切削加工性能，這是鋼質(zhì)材料很難具備的；現(xiàn)在機(jī)車常用的鋼質(zhì)空心軸的質(zhì)量一般為220kg，經(jīng)計(jì)算，具有相同體積和幾何形狀的鋁合金空心軸約為75kg，其質(zhì)量只有鋼質(zhì)空心軸的三分之一；因此，每個(gè)輪對(duì)可減少質(zhì)量約150kg，每臺(tái)機(jī)車可減小質(zhì)量約900kg，減重效果非常可觀。這樣不僅可以大大降低簧下質(zhì)量，較好地改善輪軌動(dòng)作用力，而且能顯著改善機(jī)車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性，從而為進(jìn)一步提高機(jī)車高速運(yùn)行速度提供了保證。其中，Al-Zn-Mg-Cu系合金由于具有高的比強(qiáng)度、高的比剛度、以及低的密度等一系列優(yōu)良的綜合性能，已廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，如飛機(jī)的機(jī)身、蒙皮、大梁、機(jī)翼梁、桁條、火箭中高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)零件等，因此Al-Zn-Mg-Cu系合金已成為世界航空航天工業(yè)中不可缺少的重要材料。近年來，隨著高鐵的快速發(fā)展，越來越多的高強(qiáng)鋁合金材料被應(yīng)用到機(jī)車車輛上來，世界各國的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)證明鋁合金型材是車輛輕量化結(jié)構(gòu)材料的最佳選擇，這是因?yàn)?
(I)高強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度、剛度不僅能滿足高速機(jī)車運(yùn)行的安全需要，而且能大大減輕機(jī)車車輛本身的重量。(2)由于機(jī)車自身重量的減輕，不僅減少了能耗，而且有效地提高了機(jī)車的高速運(yùn)行性能和改善了機(jī)車的制動(dòng)性能。(3)鋁合金材料廣泛使用大大降低了機(jī)車維護(hù)費(fèi)用，提高了機(jī)車的美觀度。(4)鋁合金具有比重小、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為取代傳統(tǒng)鋼質(zhì)材料的理想選擇。綜上所述，以Al-Zn-Mg-Cu合金為基體，通過添加其它的合金元素來制備高速機(jī)車傳動(dòng)空心軸，來替代傳統(tǒng)的鐵基空心軸是可行的。眾所周知，變形鋁合金由于鑄造性能較差、流動(dòng)性能不好、鑄件易開裂等問題，一般情況下是無法用普通鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)的。因此，工藝上大多采用壓力加工工藝制作板、棒、管、鍛件和型材等產(chǎn)品。擠壓鑄造又稱液態(tài)模鍛，是一種介于鑄造和鍛造之間的成形工藝，兼有鑄造和鍛造的優(yōu)點(diǎn)。擠壓鑄造工藝的基本原理是，將一定量的液態(tài)金屬直接澆入模具型腔內(nèi)，并施加較高的機(jī)械壓力在密閉型腔內(nèi)的液態(tài)金屬上，使液態(tài)金屬在壓力下結(jié)晶、凝固、成形和少量塑性變形，以獲得內(nèi)部組織致密，晶粒細(xì)小，表面光潔的優(yōu)質(zhì)擠壓鑄造件。因此變形鋁合金材料(如7A04、2A01、6061等鋁合金)均可以采用直接或間接的擠壓鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)，并可獲得接近或達(dá)到同種鍛件力學(xué)性能水平的標(biāo)準(zhǔn)。擠壓鑄造的變形鋁合金鑄件具有內(nèi)部組織致密，表面光潔，毛坯加工余量少，并可像變形鋁合金一樣通過熱處 理提高其力學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)，因此生產(chǎn)上采用擠壓鑄造工藝制備各種形狀較復(fù)雜、綜合性能要求高的產(chǎn)品，不失為一種節(jié)能、降耗、省錢、省工的好辦法。綜上所述，擠壓鑄造技術(shù)具有工藝簡單、鑄件力學(xué)性能良好、生產(chǎn)效率高、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，因此采用擠壓鑄造工藝制備高速機(jī)車鋁合金傳動(dòng)空心軸在工藝上也是可行的。以下針對(duì)合金熔煉及擠壓鑄造工藝的相關(guān)理論知識(shí)做出簡要介紹。1、合金熔煉方面
擠壓鑄造過程首先是鑄造，然后加壓直至金屬凝固。鑄造質(zhì)量的好壞，除了受鑄造工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)等因素的影響之處，熔體質(zhì)量也是一個(gè)非常重要的影響因素。由于鋁合金的組織具有遺傳性，而熔體的質(zhì)量又主要決定于合金的熔煉過程，熔煉環(huán)節(jié)無疑將很大程度影響鑄件的質(zhì)量，因此熔煉質(zhì)量的好壞直接影響到擠壓鑄造件質(zhì)量的優(yōu)劣。鋁合金在熔煉過程中易與空氣中的O2和水蒸汽接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即 4Α1+302 — 2A1203(I)
2A1+3H20 — A1203+3H2(2)
由于氧化鋁的密度與鋁接近，且顆粒細(xì)，混入鋁合金液中不易與鋁液分離而在鑄件中形成夾雜；氫氣則以原子態(tài)等形式熔入鋁合金熔體，而后析出造成鑄件產(chǎn)生氣孔、縮松等缺陷，嚴(yán)重影響鑄件的外觀形貌及力學(xué)性能。因此本發(fā)明采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金熔液進(jìn)行精煉，以去除鋁合金液中的氫氣和各種夾雜物，達(dá)到凈化鋁合金熔液的目的。高溫熔融鋁合金精煉裝置示意圖如圖1所示。
該高溫熔融鋁合金精煉裝置的基本原理是:高純氮?dú)鈴牡獨(dú)夤轎中出來，經(jīng)過干燥器2干燥后，再經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥3進(jìn)入混合室4，壓力調(diào)節(jié)閥3用來調(diào)節(jié)進(jìn)入混合室4中氮?dú)獾牧髁亢蛪毫?，以保證適量的C2C16干燥粉末5被氮?dú)鈳脘X液中,氮?dú)馀c混合室4中的C2C16干燥粉末5混合之前，需要經(jīng)多孔隔板9上的細(xì)孔，可以使混合室中的C2C16干燥粉末5成懸浮狀，多孔隔板9的細(xì)孔孔徑選擇以確保粉末不漏為準(zhǔn)，氮?dú)夂虲2C16干燥粉末5的混合氣體經(jīng)過噴射陶瓷管6進(jìn)入到鋁液8中，噴射陶瓷管6的下端開有細(xì)孔，以確保C2C16干燥粉末5均勻地噴灑在鋁合金液8中。C2Cl6在鋁合金液中發(fā)生反應(yīng)主要有:
A1+C2C16 — A1+C2C14+C12(3 )
2A1203+6C12 — 4AlCl3+302(4)
3C12+2A1 — 2A1C13(5)
Cl2+2 [H] — 2HC1(6)
鋁合金液8中的氣體以H2為主，通過以上物理、化學(xué)反應(yīng)，能夠有效的消除有害氣體H2。2、擠壓鑄造工藝參數(shù)介紹
(I)模具預(yù)熱溫度:即模具的初始溫度。(2)澆注溫度:澆注溫度是指合金液在充型時(shí)的溫度。(3)加壓開始時(shí)間:加壓開始時(shí)間是指液態(tài)金屬澆注完畢到壓頭開始對(duì)液態(tài)金屬施加壓力之間的時(shí)間間隔，計(jì)量單位為秒(S)。加壓開始時(shí)間的確定主要考慮金屬液在何種狀態(tài)下加壓效果最佳。(4)加壓速度是指壓頭接觸到金屬液面以后的運(yùn)動(dòng)速度。加壓速度的大小不僅關(guān)系到擠壓鑄造件的質(zhì)量好壞，而且關(guān)系到擠壓鑄造過程的安全性。速度過慢，液態(tài)金屬自由結(jié)晶的硬殼太厚而嚴(yán)重消耗作用在金屬液上的垂直壓力，導(dǎo)致鑄造件“壓不透”;速度過快，不僅使液態(tài)金屬形成渦流而卷進(jìn)氣體，同時(shí)高溫高壓下的液態(tài)金屬還可能會(huì)從壓頭與模壁、模墊與凹模之間的間隙飛濺出來，導(dǎo)致人員傷亡或設(shè)備損壞。(5)比壓:比壓是指擠壓鑄造時(shí)，壓力作用在合金液上所形成的壓強(qiáng)，即P=F/A，式中，P為比壓(MPa) ；A為壓力(kN) ；A為壓力垂直鑄件的投影面積(cm2)。(6)保壓時(shí)間:保壓時(shí)間是指壓頭進(jìn)給速度趨于零開始至壓頭卸壓結(jié)束鑄件受壓的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明要解決的技術(shù)問題 和本發(fā)明采用的技術(shù)方案進(jìn)行專利檢索，其檢索結(jié)果如下。專利1:
專利權(quán)人為蘇州有色金屬研究院有限公司，申請(qǐng)?zhí)枮?00910213237.7。發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高韌Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，其特征在于成分的重量百分比為:Zn:8.5-10.0wt%, Mg:
1.5-2.5wt%, Cu:1.0-2.0wt%, (Cu+0.5) ^ Mg, Zr:0.05-0.20wt%, T1:0.01-0.05wt%, Fe:(0.10wt%, Si 0.08wt%，且(Si+0.02) ( Fe，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。該合金具有較高的強(qiáng)度，較高的斷裂韌性，且綜合性能優(yōu)異，適合應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。專利2:
專利權(quán)人為愛爾康軋制品一雷文斯伍德有限公司，申請(qǐng)?zhí)枮?00680004380.X。發(fā)明公開了一種厚度為2至10英寸的軋制或煅造的Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金鍛造產(chǎn)品，其特征在于，所述產(chǎn)品已經(jīng)過固溶熱處理、淬火和時(shí)效處理，并且所述產(chǎn)品主要由下列組成(以重量％表示):Zn:6.2-7.2，Mg:1.5-2.4，Cu:1.7-2.1，F(xiàn)e:0-0.13，S1:0-0.10，T1:0-0.06，Zr:
0.06-0.13，Cr:0-0.04,Mn:0_0.04，雜質(zhì)以及其它附帶元素各自彡0.05。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有特定組成范圍的Al-Zn-Cu-Mg合金，該特定組成范圍能夠賦予鍛造產(chǎn)品以在適當(dāng)水平斷裂韌度的機(jī)械強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能之間的改進(jìn)折衷。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造鍛造鋁合金產(chǎn)品的方法，該方法能夠賦予適當(dāng)水平斷裂韌度的機(jī)械強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕之間的改進(jìn)折衷。專利3:
專利權(quán)人為上海交通大學(xué)，申請(qǐng)?zhí)枮?0115299.8。發(fā)明公開了一種耐熱阻燃?jí)鸿T鎂合金及其熔煉鑄造工藝。一種耐熱阻燃?jí)鸿T鎂合金，組分包括Al、Zn、Mn，其特征在于還包括 Be、Ca、Sr，成份配方為:7.5-9.5%A1，0.3-1.0%Ζη, 0.05-0.5%Mn, 0.01-0.15%Be,
0.1-1.5%Ca,0.01-0.5%Sr，雜質(zhì)元素 Si ( 0.02%, Fe ( 0.005%, Cu ( 0.015%, Ni ( 0.002%,
其余為Mg。一種耐熱阻燃?jí)鸿T鎂合金的熔煉鑄造工藝，其特征在于可以直接暴露在大氣中熔煉，工藝過程為:將工業(yè)純鎂加入到刷過涂料的干燥的坩堝當(dāng)中，在爐底撤少許覆蓋劑，鎂完全熔化之后，650°C左右加入阻燃合金和強(qiáng)化元素Al、Zn、Mn、Be、Ca、Sr,待合金元素全部溶解之后攪拌混合均勻，繼續(xù)升高溫度至730-760°C，對(duì)合金液進(jìn)行精煉10-20分鐘，然后靜置20分鐘，撈去表面浮渣后進(jìn)行壓鑄。通過在鎂溶液中加入Zn、Mn，Be、Ca、Sr等阻燃合金和強(qiáng)化元素，對(duì)合金液進(jìn)行精煉、靜置去浮渣后進(jìn)行壓鑄，使鎂合金表面生成一種致密的氧化保護(hù)膜，阻止鎂在熔煉過程中的燃燒，可不需要阻燃保護(hù)措施而在大氣中直接進(jìn)行熔煉，直接在壓鑄機(jī)上進(jìn)行壓鑄。本發(fā)明產(chǎn)生的鎂合金具有優(yōu)異的阻燃性、耐熱性和壓鑄性倉泛。專利4:
專利權(quán)人為陳偉軍， 申請(qǐng)?zhí)枮?01110306153.5。發(fā)明公開了一種鋁合金汽車變速箱殼體的擠壓鑄造方法，其特征在于包括如下步驟:
Cl)配料:鋁合金材料組分的重量百分比為:5.0-6.0% Si，1.5-2.5% Ti，
0.25-0.35%Cu, 0.5-1.2% Zn, 1.25-1.45% Mg, Fe〈0.1%，Ni〈0.05%, Pb〈0.05%, Sn〈0.05%,其余為Al ；
(2)熔煉:將熔化爐升溫，待溫度上升到300-320°C時(shí)，將鋁錠和中間合金加入集中熔化爐中，繼續(xù)升溫到750-760°C時(shí)，先在吊包底部加入用量為鋁液量的2.5-3.0%的精煉劑，鋁合金全部溶解后轉(zhuǎn)入吊包，攪拌10-15分鐘；加入用量為鋁液量的1.5-2%的晶粒細(xì)化劑；對(duì)合金進(jìn)行細(xì)化20-30分鐘，直到液面無氣泡冒出，靜置10-40分鐘后，加入用量為鋁液量的0.1-0.3%的除渣劑，撈取表面浮渣后，降溫至700-710°C即可準(zhǔn)備澆注；
(3)準(zhǔn)備模具:汽車變速箱殼體鑄件模具米用一模兩腔對(duì)稱分布形式,將一模兩腔模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機(jī)上，將模具預(yù)熱至200-220°C，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層具有隔熱、保溫作用的脫模劑，涂層厚度18-22微米，繼續(xù)加熱模具至350-400°C ；
(4)擠壓鑄造:采用機(jī)械手料勺從吊包向擠壓鑄造機(jī)料桶輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，這時(shí)調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為:擠壓壓力115-120MPa，保壓時(shí)間35_40s，充型速度0.6-0.8m/s，充型時(shí)間3_5s，充型完畢，動(dòng)定模分開，取出鑄件，得汽車用鋁合金變速箱殼體毛坯；
(5)熱處理:將擠壓鑄造成型的毛坯進(jìn)行T6熱處理，把毛坯置于熱處理爐中，隨爐加溫2小時(shí)至525-530°C，保溫6_8小時(shí)出爐，在水溫約20°C中進(jìn)行淬火；再進(jìn)行155_160°C X6小時(shí)的時(shí)效處理，得到汽車用鋁合金變速箱殼體。本發(fā)明采用擠壓鑄造工藝，通過優(yōu)化鋁合金成分設(shè)計(jì)，優(yōu)化熔煉和擠壓鑄造的工藝參數(shù)以及熱處理制度，使得制造而成的汽車用鋁合金變速箱殼體具有更高的抗拉強(qiáng)度，更高的屈服強(qiáng)度和硬度。該方法能提高毛坯精度，減少加工余量，實(shí)現(xiàn)資源和能源的低消耗，促使經(jīng)濟(jì)效益的提高。專利5:
專利權(quán)人為上海交通大學(xué)，申請(qǐng)?zhí)枮?00610029407.2。發(fā)明公開了、一種鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)支架的擠壓鑄造制備方法，其特征在于包括如下步驟:
1)鎂合金材料組分的重量百分比為:6-8%Al,0.17-0.4%Μη，0.45-0.9%Ζη，0_0.5%RE,Si〈0.05%, Cu〈0.0 25，Ni〈0.001%, Fe〈0.004%，其余為 Mg ；
2)將配制好的鎂合金材料在烘箱中預(yù)熱至200-250°C，同時(shí)將坩堝熔化爐升溫，在坩堝底部撒上一層覆蓋劑，將經(jīng)預(yù)熱的鎂合金材料加入熔化爐內(nèi)，繼續(xù)加熱升溫，待爐內(nèi)溫度上升到400°C時(shí)，開始通入保護(hù)氣體防止鎂合金燃燒，保護(hù)氣體流量為坩堝封閉容積的1-10%/min ;待鎂合金完全熔化后，繼續(xù)升溫到720-740°C，加入鎂合金液總量的0.l-lwt%變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理，處理時(shí)間5-10min，然后升溫至730_750°C，加入占鎂合金液總量的1.5-2.5wt%的精煉劑進(jìn)行精 煉處理，精煉時(shí)間為5-10min，精煉完成后，去除渣，合金液靜置并降溫至澆注溫度680-710°C ；
3)發(fā)動(dòng)機(jī)支架鑄件模具采用一模兩腔對(duì)稱分布形式設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)采用開放式，將一模兩腔式模具固定在350T臥式間接擠壓鑄造機(jī)的左右模架上，棋具采用油路加熱方式，首先預(yù)熱至150-20(TC，然后在模具型腔內(nèi)均勻噴上一層保溫涂料和脫模劑，涂層厚度為20-50微米，繼續(xù)烘烤模具，使涂料粘附牢固，并使模具預(yù)熱溫度提高至250-350°C ；
4)采用定量澆注泵從熔化爐向擠壓鑄造機(jī)加料室輸送合金液，擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，調(diào)節(jié)擠壓鑄造工藝參數(shù)為:擠壓壓力為60-120MPa，保壓時(shí)間20_40s，沖頭擠壓速度10-200mm/s，完成汽車用鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)支架的鑄造過程，獲得鑄件毛坯；
5)將擠壓鑄造制成的發(fā)動(dòng)機(jī)支架鑄件毛坯進(jìn)行固溶時(shí)效T6熱處理，先在370°C預(yù)溶解1-3小時(shí)，然后升溫至400-420°C保溫6-12小時(shí)，出爐空冷；再進(jìn)行150-200°C X 5-15小時(shí)的單級(jí)時(shí)效處理，或者進(jìn)行200°C X 2-10小時(shí)+150°C X 10-20小時(shí)的雙級(jí)時(shí)效，得到鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)支架。本發(fā)明采用鎂合金作為發(fā)動(dòng)機(jī)支架的材料以獲得較好的減重效果，采用擠壓鑄造工藝可以細(xì)化材料組織，提高產(chǎn)品綜合性能，符合了汽車零部件的高品質(zhì)、高性能的要求。通過專利文件的檢索，沒有發(fā)現(xiàn)能夠破壞本發(fā)明專利新穎性的現(xiàn)有技術(shù)，也不存在相互結(jié)合能破壞本發(fā)明創(chuàng)造性的文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種具有特定組成范圍的Al-Zn-Mg-Cu合金，該特定組成范圍可以使合金具有高的比強(qiáng)度、高的比剛度、以及低的密度等一系列優(yōu)良的綜合性能，不僅能滿足高速機(jī)車運(yùn)行的安全需要，而且用于制造高速機(jī)車用傳動(dòng)空心軸能大大減輕機(jī)車車輛本身的重量。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝。熔體質(zhì)量是影響鑄造質(zhì)量的重要因素，熔體質(zhì)量又主要決定于合金的熔煉過程，所以本發(fā)明旨在通過控制熔煉工藝參數(shù)提出一種鑄造工藝性能好，合金鑄件力學(xué)性能好的熔煉工藝。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝。在資源和能源消耗較低的條件下，該工藝工藝簡單；鑄件產(chǎn)品組織致密均勻，力學(xué)性能良好，符合汽車零部件的高品質(zhì)、高性能的要求；便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、制動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方，其特征在于:它是由Al、Zn、Mg、Cu、Mn、Cr組成；以上各成分所占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:Zn為
5.6%-5.9%、Mg 為 2.2%-2.4%、Cu 為 1.6%-1.8%、Mn 為 0.25%_0.35%、Cr 為 0.18%-0.22%、余量為Al。一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，工藝所采用原材料為純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠以及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr，其特征在于包括以下步驟:
步驟1、工藝原材料前處理:首先去除純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al-5%Cr表面的油污、霉斑和氧化皮，然后在300-350°C的溫度下烘烤3_4h ；步驟2、初步熔煉:在熔煉爐中首先加入純鋁錠后升溫熔化，加入覆蓋劑，扒渣后依次加入Al-20%Cu中間合金、Al-10%Mn中間合金、Al-5%Cr中間合金，再依次加入純鋅錠和純鎂錠，攪拌10-15min后再繼續(xù)加入覆蓋劑，整個(gè)初步熔煉過程中熔煉溫度控制在730_750°C范圍內(nèi)；
步驟3、精煉:采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液進(jìn)行精煉，將步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液降溫到720_730°C的精煉溫度范圍內(nèi)后，進(jìn)行第一次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置10_15min，扒渣后加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，然后再進(jìn)行第二次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置10-15min，扒渣后得到精煉后的Al-Zn-Mg-Cu合金溶液。所述的熔煉爐為石墨坩堝熔煉爐。所述的覆蓋劑為60%MgC12+40%KCl的組成物，加入量為爐料質(zhì)量的1.5-2.5%。所述的六氯乙烷的用量占合金液總質(zhì)量的0.5-0.8%。所述的變質(zhì)劑為中間合金Al-5Ti_B，加入量為爐料質(zhì)量的0.8-1.2%、或中間合金A1-10%RE，加入量為爐料質(zhì)量的2.8-3.0%、或兩種中間合金Al_5Ti_B，加入量為爐料質(zhì)量的0.8-1.2%與A1-10%RE，加入量為爐料質(zhì)量的2.8-3.0%的組成物中的一種。一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、合金熔煉:按照權(quán)利要求2-5之一所述的步驟完成Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉；步驟2、擠壓鑄造過程:將模具預(yù)熱，將步驟I所得Al-Zn-Mg-Cu合金溶液澆入模具型腔內(nèi)；擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，保壓定形；待鑄件冷卻后脫模，得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯；整個(gè)擠壓鑄造過程中，控制工藝參數(shù)為:模具預(yù)熱溫度為200-300°C，澆注溫度為680-720°C，加壓開始時(shí)間為3-5s，加壓速度為10mm/s，比壓為120_200MPa，保壓時(shí)間為30_90s ；步驟3、熱處理:將步驟2得到的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯經(jīng)過固溶處理及時(shí)效處理后得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件，其中固溶處理工藝參數(shù)控制在400-500°C保溫10-14h ;時(shí)效處理工藝工藝參數(shù)控制在110-130°C 保溫 16-26h。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明涉及一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方、熔煉工藝及其應(yīng)用。本發(fā)明提供的一種具有特定組成范圍的Al-Zn-Mg-Cu合金，該特定組成范圍可以使合金具有高的比強(qiáng)度、高的比剛度、以及低的密度等一系列優(yōu)良的綜合性能，不僅能滿足高速機(jī)車運(yùn)行的安全需要，而且用于制造高速機(jī)車用傳動(dòng)空心軸能大大減輕機(jī)車車輛本身的重量。本發(fā)明提供的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，該熔煉工藝通過控制熔煉工藝參數(shù)提出得到的高溫熔煉合金溶液的鑄造工藝性能好，因而合金鑄件力學(xué)性能好。采用石墨坩堝熔煉爐熔煉，防止了采用鑄鐵或鑄鋼坩堝導(dǎo)致鋁液中Fe含量超標(biāo)。采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金溶液進(jìn)行精煉，有效去除鋁合金溶液中的氫氣和各種夾雜物，達(dá)到了凈化鋁合金熔液的目的，且精煉過程中加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，細(xì)化晶粒，同時(shí)采用多次間斷靜置的方法，每次靜置的時(shí)間為10-15min，使氣體有足夠的時(shí)間排出液面，更有效去除夾雜物。本發(fā)明提供的一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝，在資源和能源消耗較低的條件下，該工藝工藝簡單；鑄件產(chǎn)品組織致密均勻，力學(xué)性能良好，符合汽車零部件的高品質(zhì)、高性能的要求；便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、制動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率。


圖1為一種高溫熔融鋁合金精煉裝置示意圖。在圖1中所述的數(shù)字標(biāo)注表示為:1、高純氮?dú)猓?、干燥器；3、壓力調(diào)節(jié)閥；4、混合室；5、C2C16干燥粉末；6、噴射陶瓷管；7、坩堝；8、鋁合金液；9、多孔隔板。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。實(shí)施例1
一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方,它是由Al、Zn、Mg、Cu、Mn、Cr組成，以上各成分所占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:Zn 為 5.9%、Mg 為 2.4%、Cu 為 1.8%、Mn 為 0.35%、Cr 為 0.22%、余量為 Al。一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，工藝所采用原材料為純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠以及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr，熔煉工藝步驟如下:
步驟1、工藝原材料前處理:首先稱取純鋁錠195kg、純鋅錠15.5kg、純鎂錠6.8kg以及中間合金Al-20%Cu23.5kg、Al-10%Mn9.5kg和Al_5%Crll.5kg，去除純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr表面的油污、霉斑和氧化皮，然后在350°C的溫度下烘烤4h。
步驟2、初步熔煉:在石墨坩堝熔煉爐中首先加入純鋁錠后升溫熔化，加入60%MgC12+40%KCl的組成物作為覆蓋劑，加入量為爐料質(zhì)量的2.5%，扒渣后依次加入Al-20%Cu中間合金、Al-10%Mn中間合金、Al_5%Cr中間合金，再依次加入純鋅錠和純鎂錠，攪拌15min后再繼續(xù)加入60%MgC12+40%KCl的組成物作為覆蓋劑，加入量為爐料質(zhì)量的
2.5%，整個(gè)初步熔煉過程中熔煉溫度控制在730-750°C范圍內(nèi)。步驟3、精煉:采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液進(jìn)行精煉，將步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液降溫到730°C的精煉溫度后，進(jìn)行第一次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置15min，扒渣后加入兩種中間合金Al-5T1-B和A1-10%RE的組成物作為變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，兩種中間合金的加入量分別為爐料質(zhì)量的1.2%和3.0% ;然后再進(jìn)行第二次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置15min，扒渣后得到精煉后的Al-Zn-Mg-Cu合金溶液；所述的六氯乙烷兩次的噴粉用量占合金液總質(zhì)量的0.8%。一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝，其具體步驟如下:
步驟1、合金熔煉:按照以上所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝的步驟完成Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉。步驟2、擠壓鑄造過程:將模具預(yù)熱至300°C，將步驟I所得Al-Zn-Mg-Cu合金溶液澆入模具型腔內(nèi)，澆注溫度為720°C;加壓開始時(shí)間為5s，擠壓鑄造機(jī)沖頭開始以lOmm/s加壓速度向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液，該過程中比壓為200MPa，使合金溶液在快速快速增壓情況下凝固結(jié)晶，保壓90s ;待鑄件冷卻后脫模，得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯。步驟3、熱處理:將步驟2得到的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯經(jīng)過固溶處理及時(shí)效處理后得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件，其中固溶處理工藝參數(shù)為500°C保溫IOh ;時(shí)效處理工藝工藝參數(shù)為130°C保溫16h。通過該工藝制 造的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件經(jīng)過實(shí)體取樣測試，鑄件產(chǎn)品組織致密均勻，力學(xué)性能良好，室溫拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為555MPa和 9.0%。實(shí)施例2
一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方,它是由Al、Zn、Mg、Cu、Mn、Cr組成，以上各成分所占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:Zn 為 5.6%、Mg 為 2.2%、Cu 為 1.6%、Mn 為 0.25%、Cr 為 0.18%、余量為 Al。一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，工藝所采用原材料為純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠以及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr，熔煉工藝步驟如下:
步驟1、工藝原材料前處理:首先稱取純鋁錠205kg、純鋅錠14.8kg、純鎂錠6kg以及中間合金Al-20%Cu21kg、Al-10%Mn7kg和Al_5%Cr9.5kg，去除純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr表面的油污、霉斑和氧化皮，然后在300°C的溫度下烘烤3h。步驟2、初步熔煉:在石墨坩堝熔煉爐中首先加入純鋁錠后升溫熔化，加入60%MgC12+40%KCl的組成物作為覆蓋劑，加入量為爐料質(zhì)量的1.5%，扒渣后依次加入Al-20%Cu中間合金、Al-10%Mn中間合金、Al_5%Cr中間合金，再依次加入純鋅錠和純鎂錠，攪拌IOmin后再繼續(xù)加入60%MgC12+40%KCl的組成物作為覆蓋劑，加入量為爐料質(zhì)量的1.5%，整個(gè)初步熔煉過程中熔煉溫度控制在730-750°C范圍內(nèi)。步驟3、精煉:采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液進(jìn)行精煉，將步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液降溫到720°C的精煉溫度后，進(jìn)行第一次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置lOmin，扒渣后加入中間合金Al-5T1-B作為變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，加入量為爐料質(zhì)量的1% ;然后再進(jìn)行第二次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置IOmin,扒渣后得到精煉后的Al-Zn-Mg-Cu合金溶液；所述的六氯乙烷兩次的噴粉用量占合金液總質(zhì)量的0.5%。一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝，其具體步驟如下:
步驟1、合金熔煉:按照以上所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝的步驟完成Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉。步驟2、擠壓鑄造過程:將模具預(yù)熱至200°C，將步驟I所得Al-Zn-Mg-Cu合金溶液澆入模具型腔內(nèi)，澆注溫度為680°C;加壓開始時(shí)間為3s，擠壓鑄造機(jī)沖頭開始以lOmm/s加壓速度向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液，該過程中比壓為120MPa，使合金溶液在快速快速增壓情況下凝固結(jié)晶，保壓30s ;待鑄件冷卻后脫模，得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯。步驟3、熱處理:將步驟2得到的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯經(jīng)過固溶處理及時(shí)效處理后得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件，其中固溶處理工藝參數(shù)為400°C保溫14h ;時(shí)效處理工藝工藝參數(shù)為110°C保溫26h。通過該工藝制造的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件經(jīng)過實(shí)體取樣測試，鑄件產(chǎn)品組織致密均勻，力學(xué)性能良好，室溫拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為545MPa和 8.8%ο 實(shí)施例3
一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方,它是由Al、Zn、Mg、Cu、Mn、Cr組成，以上各成分所占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:Zn 為 5.8%、Mg 為 2.3%、Cu 為 1.7%、Mn 為 0.30%、Cr 為 0.20%、余量為 Al。一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，工藝所采用原材料為純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠以及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr，熔煉工藝步驟如下:
步驟1、工藝原材料前處理:首先稱取純鋁錠200kg、純鋅錠15.5kg、純鎂錠6.3kg以及中間合金Al-20%Cu22.5kg、Al-10%Mn8kg和Al_5%Crl0.8kg，去除純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr表面的油污、霉斑和氧化皮，然后在325°C的溫度下烘烤3.5h。步驟2、初步熔煉:在石墨坩堝熔煉爐中首先加入純鋁錠后升溫熔化，力口入60%MgC12+40%KCl的組成物作為覆蓋劑，加入量為爐料質(zhì)量的2%，扒渣后依次加入Al-20%Cu中間合金、Al-10%Mn中間合金、Al_5%Cr中間合金，再依次加入純鋅錠和純鎂錠，攪拌12min后再繼續(xù)加入60%MgC12+40%KCl的組成物作為覆蓋劑，加入量為爐料質(zhì)量的2%，整個(gè)初步熔煉過程中熔煉溫度控制在730-750°C范圍內(nèi)。步驟3、精煉:采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液進(jìn)行精煉，將步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液降溫到725°C的精煉溫度后，進(jìn)行第一次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置13min，扒渣后加入中間合金A1-10%RE作為變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，加入量為爐料質(zhì)量的2.9% ;然后再進(jìn)行第二次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置13min，扒渣后得到精煉后的Al-Zn-Mg-Cu合金溶液；所述的六氯乙烷兩次的噴粉用量占合金液總質(zhì)量的0.7%。一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝，其具體步驟如下:
步驟1、合金熔煉:按照以上所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝的步驟完成Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉。 步驟2、擠壓鑄造過程:將模具預(yù)熱至250°C，將步驟I所得Al-Zn-Mg-Cu合金溶液澆入模具型腔內(nèi)，澆注溫度為700°C;加壓開始時(shí)間為4s，擠壓鑄造機(jī)沖頭開始以lOmm/s加壓速度向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液，該過程中比壓為160MPa，使合金溶液在快速快速增壓情況下凝固結(jié)晶，保壓60s ;待鑄件冷卻后脫模，得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯。步驟3、熱處理:將步驟2得到的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯經(jīng)過固溶處理及時(shí)效處理后得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件，其中固溶處理工藝參數(shù)為450°C保溫12h ;時(shí)效處理工藝工藝參數(shù)為120°C保溫22h。通過該工藝制造的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件經(jīng)過實(shí)體取樣測試，鑄件產(chǎn)品組織致密均勻，力學(xué)性能良好，室溫拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為575MPa和 10.1%。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括哪些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)、潤飾或變化，也可以將上述技術(shù)特征以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行組合；這些改進(jìn)潤飾、變化或組合，或未經(jīng)改進(jìn)將發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方,其特征在于:它是由Al、Zn、Mg、Cu、Mn、Cr組成；以上各成分所占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:Zn為5.6%-5.9%、Mg為2.2%_2.4%、Cu為1.6%-1.8%、Mn為0.25%-0.35%、Cr 為 0.18%-0.22%、余量為 Al。
2.—種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，工藝所采用原材料為純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠以及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al_5%Cr，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、工藝原材料前處理:首先去除純鋁錠、純鋅錠、純鎂錠及中間合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al-5%Cr表面的油污、霉斑和氧化皮，然后在300-350°C的溫度下烘烤3_4h ； 步驟2、初步熔煉:在熔煉爐中首先加入 純鋁錠后升溫熔化，加入覆蓋劑，扒渣后依次加入Al-20%Cu中間合金、Al-10%Mn中間合金、Al-5%Cr中間合金，再依次加入純鋅錠和純鎂錠，攪拌10-15min后再繼續(xù)加入覆蓋劑，整個(gè)初步熔煉過程中熔煉溫度控制在730_750°C范圍內(nèi)； 步驟3、精煉:采用高純氮?dú)?六氯乙烷粉末的噴粉法對(duì)步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液進(jìn)行精煉，將步驟2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液降溫到720_730°C的精煉溫度范圍內(nèi)后，進(jìn)行第一次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置10_15min，扒渣后加入變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，然后再進(jìn)行第二次噴粉，噴粉結(jié)束后靜置10-15min，扒渣后得到精煉后的Al-Zn-Mg-Cu合金溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，其特征在于，所述的熔煉爐為石墨坩堝熔煉爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，其特征在于，所述的覆蓋劑為60%MgC12+40%KCl的組成物，加入量為爐料質(zhì)量的1.5-2.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，其特征在于，所述的六氯乙烷的用量占合金液總質(zhì)量的0.5-0.8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉工藝，其特征在于，所述的變質(zhì)劑為中間合金Al-5T1-B，加入量為爐料質(zhì)量的0.8-1.2%、或中間合金八1-10%1 ，加入量為爐料質(zhì)量的2.8-3.0%、或兩種中間合金Al-5T1-B，加入量為爐料質(zhì)量的0.8-1.2%與A1-10%RE，加入量為爐料質(zhì)量的2.8-3.0%的組成物中的一種。
7.一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、合金熔煉:按照權(quán)利要求2-5之一所述的步驟完成Al-Zn-Mg-Cu合金的熔煉； 步驟2、擠壓鑄造過程:將模具預(yù)熱，將步驟I所得Al-Zn-Mg-Cu合金溶液澆入模具型腔內(nèi)；擠壓鑄造機(jī)沖頭向模具型腔平穩(wěn)推進(jìn)合金液、快速增壓凝固結(jié)晶，保壓定形；待鑄件冷卻后脫模，得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯；整個(gè)擠壓鑄造過程中，控制工藝參數(shù)為:模具預(yù)熱溫度為200-300°C，澆注溫度為680-720°C，加壓開始時(shí)間為3-5s，加壓速度為10mm/s，比壓為120_200MPa，保壓時(shí)間為30_90s ； 步驟3、熱處理:將步驟2得到的高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造毛坯經(jīng)過固溶處理及時(shí)效處理后得到高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸擠壓鑄造件，其中固溶處理工藝參數(shù)控制在400-500°C保溫10-14h ;時(shí)效處理工藝工藝參數(shù)控制在110-130 °C 保溫 16-26h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方、熔煉工藝及其應(yīng)用，它包括一種Al-Zn-Mg-Cu合金的配方及其熔煉工藝以及一種用于高速機(jī)車用Al-Zn-Mg-Cu合金傳動(dòng)空心軸的擠壓鑄造工藝。其配方中Zn為5.6%-5.9%、Mg為2.2%-2.4%、Cu為1.6%-1.8%、Mn為0.25%-0.35%、Cr為0.18%-0.22%、余量為Al。其熔煉工藝包括三個(gè)步驟，即工藝原材料前處理、初步熔煉、精煉。該合金應(yīng)用在采用擠壓鑄造工藝制造高速機(jī)車用傳動(dòng)空心軸上，得到的鑄件產(chǎn)品組織致密均勻，力學(xué)性能良好，符合汽車零部件的高品質(zhì)、高性能的要求；便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、制動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C22C1/03GK103243250SQ20131020553
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月29日
發(fā)明者范才河, 陳銳, 朱月兵, 歐陽風(fēng)茂, 歐陽毅 申請(qǐng)人:湖南鑫材合金有限公司