本發(fā)明涉及變速箱用鋁鎂合金的加工方法。
背景技術：
以鎂為主要合金元素的鋁合金具有質量輕、耐蝕好、易成型、中等強度的 特征，廣泛應用于汽車板、油罐車、運煤車、船舶等交通工具制造，用鋁合金制造交通工具可明顯減輕自重、提高運載能力、減少能源消耗，目前多用于汽車變速箱和變速箱。隨著社會的發(fā)展，人們要求交通工具具備更高的使用性能與可靠性，這對某些部件用材料的力學性能、成型性能、熱穩(wěn)定性等綜合性能 也提出了更高的要求。以汽車的變速箱鋁合金為例，要求材料性能滿足抗拉強度在280 ～ 350Mpa、屈服強度 σ0.2 ≥ 125 Mpa、伸長率 δ ≥ 26％，同時材料噴漆烘烤后強度不發(fā)生明顯下降。這就要求材料在較高強度的情況下保存很高的延伸率，以提高 材料的成型性能，同時要求材料具有很高的耐熱性能，以使制備出的交通工具具有更高的安全性能。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種可制備強度高、延伸性較好的鋁鎂合金粉末的加工方法。
本發(fā)明采用的技術方案為：一種變速箱用鋁鎂合金的加工方法，其包括以下步驟：
（1）將鋁粒置于加熱爐中，鋁粒溶解后加入鎂粒和鈷粒進行熔煉，待溶清后撈凈浮渣，得到合金液；
（2）將合金液澆注至模具中，然后置于冷水中冷卻至室溫，得到合金錠；
（3）將合金錠車削成細屑后進行粉碎，得到合金粉；
（4）將上述合金粉置于擠壓模具中，再通過擠壓機擠壓成型，得到合金材料；
（5）再對上述合金材料進行燒結和熱處理；
（6）然后將熱處理后的材料與液體混合，并加入有機粘合劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；
（7）再將漿料通過噴霧造粒機制成金屬粉末。
作為優(yōu)選，所述鈷粒、鎂粒和鋁粒中鎂的含量為5-12wt%，鈷的含量為1—2 wt %，余量為鋁。
作為優(yōu)選，所述液體采用蒸餾水或去離子水，且合金粉與液體的質量比為（2.5—3）：1。
作為優(yōu)選，所述有機粘合劑采用金屬造粒劑，其加入量為合金粉質量的2—4%。
作為優(yōu)選，所述噴霧造粒機采用離心噴霧造粒機或壓力噴霧造粒機。
作為優(yōu)選，所述離心噴霧造粒機的轉速為5000—8000轉/分，壓力噴霧造粒機的壓力為15—25kg/ cm 2。
作為優(yōu)選，所述噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為250—350℃、出口溫度為100—150℃；干燥空氣的流量為100—200 Nm 3 /h；進料速度為10—20 kg/h。
作為優(yōu)選，擠壓成型在保護氣氛中進行，壓力為1000—1200MPa。
作為優(yōu)選，燒結時，先以280—320℃的溫度燒結20—30s，然后以500—600℃溫度燒結40—60s，再以650—700℃溫度燒結20—30s。
作為優(yōu)選，熱處理依次采用固溶、冷壓變形和時效處理，其中固溶處理的溫度為650—700℃，時間為10—12min；冷壓變形處理的冷壓變形量為30—35%；時效處理的溫度為300—350℃，時間為2—3h。
從以上技術方案可知，本發(fā)明通過合金液澆注至模具中，然后置于冷水中冷卻至室溫，使合金液快速冷卻，保證金屬在高溫階段停留時間較短，合金元素來不及擴散，從而細化組織，降低偏析，然后通過擠壓和熱處理工藝提高材料的強度，再通過噴霧造粒機可制備前強度較高、延伸率較好的粉末。
具體實施方式
下面將詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
變速箱用鋁鎂合金的加工方法，其包括以下步驟：
以鋁、鎂、鈷粒為原料，并按鎂的含量為5-12wt%、鈷的含量為1—2 wt %、余量為鋁進行配料；然后將鋁粒置于感應加熱爐中，鋁粒溶解后加入鎂粒和鈷粒進行熔煉，待溶清后撈凈浮渣，得到合金液；將合金液澆注至模具中，連同模具迅速置于冷水中冷卻至室溫，得到合金錠；接著將合金錠車削成細屑后進行粉碎，得到合金粉。
將上述合金粉置于擠壓模具中，再通過擠壓機擠壓成型，得到合金材料；在擠壓過程中，模具中的金屬粉末處除受到擠壓機沖頭的正壓力外，還受到模具壁的側壓力和摩擦力的作用；隨著沖頭的移動，模具中的粉末被逐漸壓實，從而通過模具擠出。為了防止金屬氧化，擠壓成型在保護氣氛下進行，壓力采用1000—1200MPa，這樣可獲得致密度較高的的材料，且性能分布均勻，生產(chǎn)率高；接著對上述擠壓成型獲得的銅鎳鋁合金材料進行燒結，燒結分三階段進行，先以280—320℃的溫度燒結20—30s，然后以500—600℃溫度燒結40—60s，再以650—700℃溫度燒結20—30s；第一階段屬于燒結準備階段，為進一步地燒結凈化環(huán)境；第二階段隨著溫度的升高，合金物質顆粒之間開始形成燒結頸，并相互結合，顆粒表面氧化物發(fā)生還原反應，從而繼續(xù)參與燒結，顆粒間的結合封閉了相互之間的空隙；第三個階段的燒結溫度更高，顆粒間的燒結頸進一步長大，更多的顆粒得到合并，燒結體得到進一步收縮、球化，從而提高制備材料的強度和硬度。
對上述粉末冶金材料進行熱處理；熱處理依次采用固溶、冷壓變形和時效處理；固溶處理的溫度為650—700℃，時間為10—12min，這樣可控制鎳、鋁在銅基體中的固溶度及晶粒大??；固溶溫度過高，會導致晶粒粗大，降低合金強度；固溶溫度過低，晶粒雖較小，但會導致后續(xù)時效處理難以發(fā)揮強化合金的作用；冷壓變形處理的冷壓變形量為30—35%；時效處理前對合金進行冷加工變形，可使合金呈現(xiàn)形變強化和時效強化的雙重效果；時效處理的溫度為300—350℃，時間為2—3h；時效處理可析出第二相，產(chǎn)生彌散強化；接著將合金粉與液體混合，并加入金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過離心噴霧造粒機或壓力噴霧造粒機制備金屬粉末。
實施例1
將93wt %鋁粒置于感應加熱爐中，鋁粒溶解后加入2wt %鈷粒和5wt%鎂粒進行熔煉，待溶清后撈凈浮渣，得到合金液；將合金液澆注至模具中，連同模具迅速置于冷水中冷卻至室溫，得到合金錠；接著將合金錠車削成細屑后進行粉碎，得到合金粉；將合金粉置于擠壓模具中，再通過擠壓機采用1000MPa的壓力擠壓成型，得到合金材料，接著以280℃的溫度燒結30s，然后以500℃溫度燒結60s，再以650℃溫度燒結30s；隨后以650℃固溶處理12min；接著冷壓變形處理，冷壓變形量為30%；最后以300℃時效處理3h；接著將熱處理后的材料與蒸餾水混合，且材料與蒸餾水的質量比為2.5：1，并加入材料質量的2%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過離心噴霧造粒機進行造粒，其中噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為250℃、出口溫度為100℃、干燥空氣的流量為100 Nm 3 /h、進料速度為10kg/h，離心噴霧造粒機的轉速為5000—8000轉/分，從而得到鋁鎂合金粉末；該合金粉末用于汽車變速箱部件時的抗拉強度可達354Mpa、屈服強度達到143Mpa、伸長率達26.4％。
實施例2
將89.5wt %鋁粒置于感應加熱爐中，鋁粒溶解后加入1.5wt %鈷粒和10wt%鎂粒進行熔煉，待溶清后撈凈浮渣，得到合金液；將合金液澆注至模具中，連同模具迅速置于冷水中冷卻至室溫，得到合金錠；接著將合金錠車削成細屑后進行粉碎，得到合金粉；將合金粉置于擠壓模具中，再通過擠壓機采用1100MPa的壓力擠壓成型，得到合金材料，接著以300℃的溫度燒結25s，然后以560℃溫度燒結50s，再以680℃溫度燒結25s；隨后以680℃固溶處理11min；接著冷壓變形處理，冷壓變形量為32%；最后以330℃時效處理2.5h；接著將熱處理后的材料與去離子水混合，且材料與去離子水的質量比為2.8：1，并加入材料質量的3%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過壓力噴霧造粒機進行造粒，其中噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為300℃、出口溫度為130℃、干燥空氣的流量為150 Nm 3 /h、進料速度為15 kg/h，壓力噴霧造粒機的壓力為25kg/ cm 2，從而得到鋁鎂合金粉末；該合金粉末用于汽車變速箱部件時的抗拉強度可達365Mpa、屈服強度達到165Mpa、伸長率達27.8％。
實施例3
將87wt %鋁粒置于感應加熱爐中，鋁粒溶解后加入1wt %鈷粒和12wt%鎂粒進行熔煉，待溶清后撈凈浮渣，得到合金液；將合金液澆注至模具中，連同模具迅速置于冷水中冷卻至室溫，得到合金錠；接著將合金錠車削成細屑后進行粉碎，得到合金粉；將合金粉置于擠壓模具中，再通過擠壓機采用1200MPa的壓力擠壓成型，得到合金材料，接著以320℃的溫度燒結20s，然后以600℃溫度燒結40s，再以700℃溫度燒結20s；隨后以700℃固溶處理10min；接著冷壓變形處理，冷壓變形量為35%；最后以350℃時效處理2h；接著熱處理的材料與去離子水混合，且材料與去離子水的質量比為3：1，并加入材料質量的4%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過壓力噴霧造粒機進行造粒，其中噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為350℃、出口溫度為150℃、干燥空氣的流量為200 Nm 3 /h、進料速度為20 kg/h，壓力噴霧造粒機的壓力為15kg/ cm 2，從而得到鋁鎂合金粉末；該合金粉末用于汽車變速箱部件時的抗拉強度可達351Mpa、屈服強度達到145Mpa、伸長率達26.9％。
以上對本發(fā)明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在具體實施方式以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。