[發明專利]一種ZA30合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201410303786.4
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN105274394A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 李娜
• 申請（專利權）人: 李娜
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種ZA30合金及其制備方法，屬于ZA30合金性能優化技術領域。

背景技術

ZA30合金因具有較好的力學性能而得到廣泛使用，但隨著科技的發展，各行業對其的抗拉強度和延伸率提出了更高的要求。因此，研究一種新型ZA30合金就顯得必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題：提供一種ZA30合金及其制備方法，旨在提高ZA30合金的抗拉強度和延伸率，以滿足現代工業的需要。

本發明的技術方案：

一種ZA30合金，其化學成分以質量分數計為：Al：29%～31%；Cu:2.0%～2.5%；Mg:0.01%～0.02%；Zn：余量；微量元素B、Ti。

一種ZA30合金的制備方法，將鋁錠、鋁銅中間合金及部分鋅錠一同加入石墨坩堝爐內熔化,熔化后加入剩余鋅錠,待全部熔化后,用六氯乙烷除氣精煉,然后加入鎂,最后加入B、Ti進行變質處理。

作為優選，所述的坩堝爐為自動控溫電阻坩堝爐。

本發明的有益效果：

與現有技術相比，本發明中的B、Ti與合金液相互作用所產生的金屬間化合物TiB2、AlB2、Al3Ti等與富鋁相A有良好的共格關系,其異質晶核作用使合金明顯地細化,合金的延伸率得到大幅度提高。本發明ZA30合金能夠大幅提高抗拉強度及延伸率。

具體實施方式：

實施例：

本發明用原材料為0號鋅、Al00鋁、1號電解銅、1號電解鎂。將鋁錠、鋁銅中間合金及部分鋅錠一同加入石墨坩堝內熔化,熔化后加入剩余鋅錠,待全部熔化后,用六氯乙烷除氣精煉,然后加入鎂,最后加入B、Ti進行變質處理。合金在自動控溫電阻坩堝爐內熔煉。力學性能試棒在金屬模具內澆注成型,試棒模具符合GB/T1175-1997標準,直徑為12mm的試棒被車制成ù10mm,以去掉表面的氣孔、夾渣等鑄造缺陷。拉伸試驗在WDS-100型電子式萬能試驗機上進行,力學性能均取3根試棒的平均值。

結果與分析：

1、鋁對合金性能的影響

鋁對合金性能的影響見表1，試驗結果表明:隨著鋁含量的增加,合金抗拉強度基本不變,合金的延伸率則逐漸增大;當鋁的質量分數超過31%時,抗拉強度及延伸率均同時降低.從提高韌性的角度考慮,該合金鋁的質量分數在29%~31%為宜.鋁能溶解大量的鋅而形成A固溶體,鋅在鋁中的溶解度隨溫度急劇變化,為合金的固溶強化奠定了基礎.在鑄造過程中,金屬型模具較高的激冷速度會使A固溶體形成過飽和,這種過飽和A固溶體不穩定,在時效過程中迅速分解,析出大量彌散分布的細小B相,使合金得到強化及細化,從而提高合金的強度及延伸率。

2、銅對合金性能的影響

銅對合金性能的影響見表2，由試驗結果可以看出:當銅含量較低時,隨著銅含量的增加,合金的抗拉強度、延伸率均同時增加;但當w(Cu)>215%時,合金的抗拉強度雖繼續增加,而延伸率則趨于下降?？紤]到合金的綜合力學性能,銅的質量分數確定在210%~215%為宜。在銅含量較低時,銅主要固溶于B相中1在非平衡條件下,則更多地分布于晶界上的三元共晶組織(A+B+E)中.這是因為Cu的晶格結構是面心立方,在Cu的{100}面族,原子間距aCu=215510-10m,cCu=5110210-10m,Zn的B相為密排六方結構,aZn=2165910-10m,cZn=5112310-10m,Cu的{100}面族能較好地與Zn的{1010}面族共格,在B相的{1010}面族上形成銅原子的GP〔Ⅰ〕區及GP〔Ⅱ〕區,導致晶格畸變,使合金強化.隨著銅含量的增加,將有極細微的金屬間化合物(CuZn4)E相從B相中析出,細化合金組織,提高強度及延伸率.當銅含量超過某一限度時,E相開始聚合長大.聚合長大的硬而脆的金屬間化合物不像基體那樣易于變形,當受到拉應力作用時,它們與基體之間的結合遭到破壞,形成極細的空穴.隨著合金的進一步被拉伸,空穴聚合并長大,導致材料提早斷裂,使延伸率降低。

3、B、Ti對合金性能的影響