[發明專利]一種能提高綜合力學性能的多元鋅鋁合金

無效

• 申請號: 201210210723.5
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102719703A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 劉光磊;王懷慶;司松海;李曉薇;張志敏
• 申請（專利權）人: 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22C30/06;B22D1/00
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技術領域

本發明屬于鋅鋁合金制備技術領域，特指一種能提高綜合力學性能的多元鋅鋁合金。

背景技術

鋅鋁鑄造合金具有良好的力學性能和耐磨耐蝕性能、密度較低、熱導率和電導率適中、極限抗拉強度高、耐磨性好、承載性好、無磁性、碰撞時不產生火花、減振降噪性能和成本較低，正越來越廣泛地應用于各個領域，并帶來顯著的經濟效益。鋅鋁合金以其低能耗、無污染、原材料豐富以及良好的力學性能、工藝性能和機械加工性能等一系列優點，已經成為廣泛應用的合金材料。上世紀70年代后期又開發了ZA8和綜合力學性能較好的鋅鋁合金。此后，在世界范圍內，人們開始研究、開發鋅鋁合金，一些國家還將鋅鋁合金列入國家標準。我國對于高鋁鋅基合金的研究也比較早，許多科研院所和高等院校在20世紀70年代末，80年代初也開展了這方面的研究。現在，在綜合機械性能和使用性能方面已達80年代國際上Zn-Al-Cu系列的先進水平，并已成功地用來做耐磨材料及制造模具等。盡管如此，我國和發達國家相比，在推廣應用方面差距仍較大。我國富鋅缺銅，以鋅代銅符合國情，發展鋅鋁合金，使資源優勢變為經濟優勢，在我國的現代化建設中有著重大的現實意義。

但是鋁鋅合金也存在以下問題，一是韌性較差：鋅鋁合金在一般重力鑄造條件下，不發生共析轉變，其非平衡組織由η+(η+α)組成，η、α分別為以鋅、鋁為基的固溶體，在室溫下的α相實際上是含鋅的過飽和固溶體，它隨時間逐漸分解為富鋁的α’相合富鋅的η相。在分解過程中伴隨有體積膨脹，在鑄件內形成巨大的內應力，促進晶間腐蝕，塑性明顯降低，使合金變脆，這種分解過程即自然時效過程，常稱為“老化”。二是凝固組織的枝晶偏析嚴重：鋅鋁合金由于結晶溫度范圍寬，凝固過程中固、液相的成分變化大，故鑄態組織的顯微偏析極為嚴重。在枝晶間區域，銅不能再完全保持在固溶體內，而呈CuZn4相析出。枝晶偏析的直接后果是實際固相線下降，導致非平衡共晶組織的出現，鋅鋁的組織中枝晶出現共晶體。這種枝晶偏析及非平衡共晶組織可通過均勻熱處理來消除。但如果枝晶間距過大，通過熱處理來進行擴散以消除成分的不均勻性，難度也是頗大的，所以最好縮小枝晶間距或碎化枝晶。三是鑄件的縮松傾向大，鋅鋁合金的結晶溫度范圍寬、偏析傾向大，緩冷時初生的富鋁相枝晶由于比重偏析而上浮，富鋅的液體則沉積到鑄件底部，最后凝固。凝固末期，枝晶形成網絡，殘余液相由于能潤濕枝晶而上升，流入枝晶間可以補償收縮，從而出現底面縮松、縮孔。

材料的力學性能是材料在工程應用中首先要考慮的重要方面。鑄造鋅鋁合金強度、塑性雖然較好，但還不能滿足需要，這就限制了其應用范圍。因此，采用新的手段和工藝方法來進一步提高它的力學性能，使其具有更廣泛的應用領域是迫切需要解決的問題。

本發明開發出一種能提高綜合力學性能的多元鋅鋁合金。

發明內容

本發明開發出一種能提高綜合力學性能的多元鋅鋁合金，其特征為：以工業鋁錠A00號、鋅錠0號、電解銅、復合變質劑(其中Ni20-30％、Ti15-25％、Mn5-15％、Cr5-15％、Si5-10％、Ce5-10％、La5-10％、Y1-6％、Nb1-6％、V1-6％、余為鋁)、純鎂為原料。成分按重量百分比計算，按Al27-29％、Cu2-2.5％(以含銅50％的鋁銅中間合金形式加入)、復合變質劑0-1.2％、Mg0.01-0.02％、余量是Zn的比例稱重后在感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：先加入鋁錠、鋅錠、鋁銅中間合金、復合變質劑，待材料全部熔化后，升溫至600～650℃時保溫6min-8min使各元素均勻化，為減少鎂的燒損用鐘罩將鎂壓入金屬液中，用含金屬液0.2％的脫水ZnCl₂進行精煉，精煉時用鐘罩將脫水ZnCl₂壓入金屬液中，靜置8min-10min后扒渣除氣，待溫度為560℃-580℃時準備澆注。鑄造工藝為：砂型鑄造，底板為金屬型，將熔煉好的鋅鋁合金澆鑄成長250mm、寬40mm、高70mm的毛坯，根據加入復合變質劑的不同，澆鑄出七組復合變質劑不同含量的鋅鋁合金毛坯，其復合變質劑加入量分別為0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％，然后加工成國家標準試棒。室溫拉伸力學性能測試在WE-10型液壓式拉伸實驗機上進行。