[發(fā)明專(zhuān)利]一種耐熱鋅合金材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110007442.5
• 申請(qǐng)日: 2011-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102051551A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙浩峰;王玲;陸陽(yáng)平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C49/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C49/02;C22C49/14;C22C47/08;C22C47/04;C22C111/00;C22C121/02
• 代理公司: 南京匯盛專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐熱鋅合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在金屬材料領(lǐng)域中,?耐熱鋅合金作為耐熱材料一直受到普遍重視。

材料導(dǎo)報(bào)1994年第3期楊留栓等討論了改進(jìn)高熱強(qiáng)鋅基合金的新思路。指出高鋁鋅基合金具有優(yōu)良的室溫機(jī)械性能,?尤其是具有優(yōu)良的室溫抗拉強(qiáng)度,?遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁、青銅等鑄造合金。然而,?當(dāng)溫度升高后,合金的強(qiáng)度卻急劇下降。因而可以說(shuō),合金室溫抗拉強(qiáng)度綽綽有余,?而高溫抗拉強(qiáng)度卻顯得不足。近年來(lái)不少學(xué)者對(duì)鋅基復(fù)合材料產(chǎn)生了極大興趣。擠壓鑄造及碳纖維增強(qiáng)的合金的蠕變抗力顯著提高,但斷裂韌性和延性下降困。鋅基合金中加入纖維進(jìn)行擠壓鑄造,?雖然室溫抗拉強(qiáng)度下降,?但高溫抗拉強(qiáng)度改善,?并且還使室溫壓縮強(qiáng)度顯著改善,?但纖維增強(qiáng)同樣使鋅基復(fù)合材料的塑性下降。但其抗拉強(qiáng)度性能有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種耐熱鋅合金材料，該材料具有良好的性能。

本發(fā)明的另一目的是提供一種耐熱鋅合金材料的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種耐熱鋅合金材料，其特征在于：該材料以鋅合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成的金屬絲團(tuán)，銅絲和鐵絲的直徑均為1-2mm，金屬絲團(tuán)的直徑為10-15cm，材料中銅絲與鐵絲的總體長(zhǎng)度相當(dāng)，兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35%；

鋅合金基體化學(xué)成分的重量百分含量：Al為8-12％，Sr為0.2％～0.5％，Si為2％～4％，Sn為1％～3％，F(xiàn)e為1％～2％，Zr為0.5％～1％，Mn為4％～6％,Ho為0.01％～0.03％，其余為Zn；

銅絲為純銅；鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量為：C為0.05-0.09%，Si為0.2%～0.3%,Mn為0.25-0.35%,?P<0.02%,?S<0.025%,其余為Fe。

所述基體中還分布有ZnB₂₂和NiZn₁₃顆粒。

一種耐熱鋅合金材料的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：

鍍鎳銅絲及滲硼鐵絲的準(zhǔn)備：分別取直徑為1-2mm、成分重量百分含量為純銅的銅絲及直徑為1-2mm、成分重量百分含量：C為0.05-0.09%，Si為0.2%～0.3%,?Mn為0.25-0.35%,?P<0.02%,?S<0.025%,其余為Fe的鐵絲，銅絲和鐵絲的總體長(zhǎng)度相當(dāng)，兩種金屬絲共占材料的體積百分比為10-35%；分別按常規(guī)方法在銅絲表面鍍鎳制備鍍鎳銅絲及在鐵絲表面滲硼；銅絲表面鍍鎳層厚度為50-150微米；鐵絲表面滲硼層的厚度為100-200微米；

按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鎳銅絲及滲硼鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙絲金屬絲團(tuán)，金屬絲團(tuán)直徑為10-15cm，將若干金屬絲團(tuán)放入鑄型下型型腔中，金屬絲團(tuán)的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團(tuán)正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待合金液澆注；

鋅合金基體的準(zhǔn)備：按重量百分含量Al為8-12％，Sr為0.2％～0.5％，Si為2％～4％，Sn為1％～3％，F(xiàn)e為1％～2％，Zr為0.5％～1％，Mn為4％～6％,Ho為0.01％～0.03％，其余為Zn進(jìn)行配料；將鋅合金原料在感應(yīng)電爐中熔化制備鋅合金液，熔化溫度為680-710℃；

將上述鋅合金液澆入裝有金屬絲團(tuán)的干砂鑄型，鋅合金液將鍍鎳銅絲及滲硼鐵絲包圍，然后冷卻凝固，得到以鋅合金為基體的其中分布有金屬絲團(tuán)的耐熱材料。

????本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下：

（1）本發(fā)明材料中的銅絲及鐵絲自身具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和較高的耐熱。鍍鎳銅絲中的Ni和Cu及滲硼鐵絲中的B?、Fe進(jìn)入液態(tài)鋅中，與鋅形成ZnB₂₂、CuZn、NiZn₁₃、Fe₃Zn₁₀等特殊化合物，彌散增強(qiáng)鋅合金；未熔的銅絲及鐵絲與鋅合金冶金結(jié)合，對(duì)鋅合金起到增強(qiáng)增韌的作用。

（2）鋅合金基體中的Zr和Ho與Zn形成化合物ZrZn₃和ZnHo，對(duì)鋅合金的組織具有顯著細(xì)化的作用，有助于材料耐熱的提高。

（3）本發(fā)明材料中P、S為雜質(zhì)，控制在允許的范圍。

（4）該材料的塑性、韌性和耐熱性能優(yōu)良,鑄件尺寸穩(wěn)定好,材料成本低廉,是制造軸瓦、軸套、蝸輪等滑動(dòng)摩擦件的優(yōu)良材料。