[發(fā)明專利]耐磨鋅鋁基合金材料及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010112474.7
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN101781725A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玲;趙浩峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C1/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張立榮

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種鋅鋁基高強耐磨合金材料及其制備方 法。

二、背景技術(shù)

目前金屬材料領(lǐng)域中，以鋅鋁合金作為耐磨材料受到了普遍重視。

CN894.95274.7號發(fā)明申請中的高鋁鋅基耐磨合金，是代替錫青銅，用于機 械行業(yè)不同工況條件下工作的軸瓦、軸套、蝸輪等耐磨零件的合金材料。該合金 的最佳成份配比(按重量％)分別為：鋅53％，鋁43％，銅3.5％，硅0.8％， 鎂0.03％。合金組織為軟基體上分布著硬質(zhì)點，使合金的耐磨性能大大提高， 并且具有較高的強度和硬度。與錫青銅合金相比，該發(fā)明的鋅基耐磨合金，以鋅 代銅，提高鋁含量，使合金重量減輕1/2，成本降低50％，是滑動軸承理想的耐 磨合金材料。該發(fā)明中因硅含量少，耐磨性能需要提高。

CN15084.9037801.X號申請公開了一種高強耐磨鋅鋁合金，其各成份包括Al 25-40％；Cu?1-5％；Si?1-4.9％；余量為Zn。該發(fā)明的利用噴射成形和多 道次累積變形熱擠壓法來實現(xiàn)普通鑄造無法達到的硅顆粒的細小均勻分布，從而 得到優(yōu)良耐磨性能的Zn-Al-Cu-Si合金。這種材料中的含硅量增大。但是由 于噴射成形方法的效率低，后續(xù)需要擠壓加工，工藝要求嚴格，成本高，另外受 到產(chǎn)品形狀的限制。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述技術(shù)缺陷，提供一種具有較高耐磨性能的合金材料，該材料 因為有效提高硅含量，大大提高了合金的耐磨作用。

本發(fā)明的另一目的是提供該合金材料的制備方法，該方法制備工藝簡便，生 產(chǎn)成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種耐磨鋅鋁基合金材料，該合金材料以鋅鋁合金為基體，在鋅鋁合金基體 上均勻分布著細小鎂化合物相，該合金材料的化學成分的重量百分含量：Al為 15％～24％，Si為10.1％～13％，Mg為5.1％～9.9％，F(xiàn)e為0.5％～2％，C為0.002％～ 0.02％，Gd為0.5％～3.5％，其余為Zn。

該合金材料的化學成分中還含有的重量百分含量為0.5％～2％的Dy。

本發(fā)明耐磨鋅鋁基合金材料的制備方法，其制備過程如下：

先按照占原料總重15％～24％的Al、10.1％～13％的Si、5.1％～9.9％的Mg、 0.5％～2％的Fe、0.002％～0.02％的C、0.5％～3.5％的Gd，其余為Zn進行配料；

然后將稱好的全部純金屬Al、Mg、Zn、Fe及純Si塊和碳粒置于加熱容器 內(nèi)，Si塊和碳粒的大小尺寸在2-4mm，當溫度加熱到670～690℃時形成鋅、鋁、 硅、鎂、鐵、碳合金液，此時將配好的純稀土金屬用鐘罩壓入合金液中，稀土金 屬顆粒尺寸為2-3mm；

繼續(xù)將合金液加熱到724～745℃時，保溫20～25分鐘，即可澆鑄成相應(yīng)鑄 件；形成的鑄件置于70-200℃的熱處理爐中保溫0.3-0.6小時后，取出便得到 耐磨鋅鋁基合金材料。

上述制備過程中還加入占原料總重0.5％～2％的Dy，Dy與Gd同時加入，Dy 與Gd的顆粒尺寸為2-3mm。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明的耐磨鋅鋁基合金材料由于材料在合成過程中，鐵和鋁等反應(yīng)易形成 硬質(zhì)的針狀化合物，針狀對基體的割裂破壞作用大，嚴重降低了合金的力學性能， 稀土元素鏑和釓是表面活性元素，在鐵鋁化合物凝固長大過程中可以干擾物 相的某一擇優(yōu)生長，抑制了針狀鐵鋁化合物的形成。

鏑可以和硅、鐵形成化合物，釓可以和鐵及硅形成化合物。鏑、釓形成的含 鐵硅化合物等與鎂硅化合物、鐵鋁化合物有很好的親和作用，可以將合金中的鎂 硅化合物、鐵鋁化合物結(jié)合團聚形成團狀的化合物復合體，分布在柔韌的基體固 溶體中。

在合金凝固時碳和鋁形成的細小的質(zhì)點，這些細小的質(zhì)點成為固溶體和化合 物復合體形核的核心，增加了固溶體和化合物粒子的數(shù)量，增大了化合物復合體 的彌散程度，促使化合物復合體分布均勻；