[發明專利]鋅-鋁-鋯中間合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210531475.4
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102978425A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王振卿;高春艷;王英姿;盛萌;張元偉;張子堂
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C18/04
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種鋅-鋁-鋯中間合金，其特征是，由以下成分組成：鋁1-50wt.%，鋯1.5-11wt.%，其余為鋅；

所述鋯元素以ZrAl_3-xZn_x?化合物粒子形式鑲嵌于中間合金的基體中，其中，0.4<x<1.7；

所述基體是指下面組織中的一種：η-Zn晶粒組織、Zn-Al共晶組織、初生η-Zn晶粒與Zn-Al共晶組織的混合體、初生α-Al晶粒與Zn-Al共晶組織的混合體或初生α-Al與Zn-Al共析組織的混合體。

2.根據權利要求1所述的鋅-鋁-鋯中間合金，其特征是，由以下成分組成：鋁1-9wt.%，鋯4-8wt.%，其余為鋅。

3.??根據權利要求1或2所述的鋅-鋁-鋯中間合金，其特征是，所述ZrAl_3-xZn_x為以下化合物中的一種或多種：ZrAl_2.4Zn_0.6、ZrAl_2.2Zn_0.8、ZrAl₂Zn、ZrAl_1.8Zn_1.2、ZrAl_1.5Zn_1.5、ZrAl_1.4Zn_1.6。

4.根據權利要求1所述的鋅-鋁-鋯中間合金，其特征在于，所述ZrAl_3-xZn_x化合物粒子為球形或多面體狀，外徑尺寸為0.1-10μm。

5.根據權利要求4所述的鋅-鋁-鋯中間合金，其特征在于，所述的ZrAl_3-xZn_x化合物粒子的外徑尺寸為0.1-5μm。

6.根據權利要求1、2或5所述的鋅-鋁-鋯中間合金，其特征在于，所述ZrAl_3-xZn_x化合物粒子具有立方晶體結構，晶格常數為a=0.407nm。

7.一種權利要求1-6任一項所述的鋅-鋁-鋯中間合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）?稱取m(1-0.00605n）克Zn-(c+0.395n)%Al合金和0.0311mn克K₂ZrF₆；其中，m為鋅-鋁-鋯中間合金的總重量，n%為Zr在鋅-鋁-鋯中間合金中的質量百分含量，c%為Al在鋅-鋁-鋯中間合金中的質量百分含量；

（2）?將Zn-Al合金用感應電爐熔化至650-700℃，然后分批加入K₂ZrF₆，每批為Zn-Al合金重量的5-30%，待前批K₂ZrF₆完全熔化為油狀液體后再加入下一批；在K₂ZrF₆與Zn-Al熔體反應過程中調整感應電爐，使熔體溫度保持在650-700℃范圍內，并通過電爐的電磁感應作用促進反應過程的進行和對熔體進行攪拌；

（3）?K₂ZrF₆完全加入后感應電爐繼續工作2-15分鐘，使熔體溫度升至670-750℃，并通過電磁攪拌作用使熔體進一步混合均勻；

（4）?Zn-Al合金與K₂ZrF₆反應后形成的熔體分成上層油狀物和下層合金熔體兩層，去掉上層油狀物，將下層合金熔體充分攪拌后澆注入模具中，合金熔體凝固后即得鋅-鋁-鋯中間合金。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，K₂ZrF₆的質量小于15g時，一次性全部加入。

9.根據權利要求1-6任一項所述的鋅-鋁-鋯中間合金在細化亞共晶或過共晶鋅-鋁合金中的應用，其特征是：細化亞共晶鋅-鋁合金中的初生η-Zn晶粒或細化過共晶鋅-鋁合金中的初生α-Al。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，將鋅-鋁-鋯中間合金以0.05-1wt.%的加入量加入到430-550℃的待細化亞共晶鋅-鋁合金或450-650℃的待細化過共晶鋅-鋁合金熔體中保溫2-15分鐘并使之均勻分布。