[發(fā)明專利]次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料及其制備工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810064739.3
• 申請(qǐng)日: 2008-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN101603135A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張希林;于江濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張希林;于江濱
• 主分類號(hào): C22C18/04
• 分類號(hào): C22C18/04;B22D17/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

已開發(fā)的ZA30耐磨鋅基合金作為一種新型耐磨合金，它的綜合力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度、沖擊值)、物理性能(比重、摩擦系數(shù))、使用性能(耐磨性能、跑合性能、自潤滑性能、抗粘著性能、減振性能)及切削性能均明顯地優(yōu)于錫青銅，但線膨脹系數(shù)稍高于錫青銅，并其綜合力學(xué)性能仍低于高強(qiáng)青銅和高強(qiáng)黃銅。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種擴(kuò)大高鋁鋅基合金替代銅合金的應(yīng)用范圍的次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料及其制備工藝。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料，即ZA30/CS，其中ZA30為高鋁鋅基合金基體、CS為次納米級(jí)微珠增強(qiáng)體，ZA30的組成包括：鋁、銅、鎂、鈦、鈷，微珠向基體合金中加入量為1～6％wt，所述的鋁Al的重量份數(shù)為30.0-35.0，所述的銅CU的重量份數(shù)2-5，所述的鎂Mg的重量份數(shù)為0.01-0.02，所述的鈦Ti的重量份數(shù)為0.01-0.03，所述的鈷CO的重量份數(shù)為0.01-0.05，其余為鋅Zn。

所述的次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料，采用空心微珠CS作為增強(qiáng)體，該增強(qiáng)體CS的組成為氧化硅SiO₂、氧化鋁Al₂O₃，所述的氧化硅SiO₂的重量份數(shù)為65，所述的氧化鋁Al₂O₃的重量份數(shù)為32；該增強(qiáng)體CS的粒經(jīng)為100-500nm。

次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料的制備工藝，熔配ZA30合金加熱到規(guī)定溫度，在金屬液面撒入微珠后攪拌金屬液，微珠混入金屬液，金屬液迅速升溫到澆注溫度后擠壓鑄造，其中攪拌速度為400～600r/min、攪拌時(shí)間為3～30min、攪拌溫度為375～420℃、粒子預(yù)熱溫度300～400℃，經(jīng)高溫焙燒的粒子再經(jīng)預(yù)熱60min，以去除氣體、水分，微珠向基體合金中加入量為1～6％wt。

所述的次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料的制備工藝，所述的擠壓鑄造分液態(tài)擠壓成形或半固態(tài)擠壓成形。

所述的次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料的制備工藝，所述的液態(tài)擠壓成形是配制好的ZA30/CS復(fù)合材料，在澆注溫度550～620℃下保溫、擠壓鑄造(模具溫度130～150℃、鑄型噴涂、充型速度、保壓壓力)、鑄件清整及驗(yàn)收，，比壓為60～320MPa、保壓時(shí)間為40～60s；

所述的半固態(tài)擠壓成形是配制ZA30/CS，加熱到澆注溫度430℃、澆注成鑄錠、將鑄錠切分成小段、將每一切分小段加熱到指定溫度、再將切分小段放入壓機(jī)模具中擠壓，模具的溫度是130～150℃，比壓為60～320MPa、保壓時(shí)間為20～30s。

所述的次納米級(jí)微珠增強(qiáng)高鋁鋅基合金復(fù)合材料的制備工藝，所述的擠壓鑄造是采用擠壓機(jī)將金屬液澆入壓室，上壓頭擠壓，擠壓速度10~30mm/sec，擠壓壓力60~320MPa，由上壓頭回程直接將鑄件帶出。

這個(gè)技術(shù)方案有以下有益效果：

1.本材料綜合力學(xué)性能、耐磨性能明顯提高；熱膨脹系數(shù)降低，這樣可以顯著地?cái)U(kuò)大高鋁鋅基合金替代銅合金的應(yīng)用范圍。

2.本發(fā)明采用液態(tài)及半固態(tài)擠壓鑄造，消除了鑄造缺陷，鑄件性能可接近或達(dá)到鍛件水平。

3.本發(fā)明采用液態(tài)及半固態(tài)擠壓成形技術(shù)，鑄件尺寸精度可達(dá)到CT4～CT6；表面粗糙度達(dá)到Ra＝0.8～3.2μm(壓鑄件水平)，可以實(shí)現(xiàn)近凈成形，減少或無需機(jī)械加工。

4.本發(fā)明擠壓鑄造在成形過程中金屬液自始自終承受等靜壓，并在壓力作用下，發(fā)生流變成形、結(jié)晶凝固；已凝固的金屬在壓力作用下發(fā)生微量的塑性變形，并使鑄件外側(cè)緊貼金屬模壁，鑄件冷卻速度快，使鑄件組織致密、晶粒細(xì)化，偏析減少、消除氣孔；固-液區(qū)在壓力作用下發(fā)生強(qiáng)制性的補(bǔ)縮，從而消除鑄件內(nèi)的縮孔、縮松之類的鑄造缺陷，以提高鑄件的力學(xué)性能及其它性能。