[發明專利]一種高強高塑性Zn?Cu?Ti合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201610562258.X
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN105950913B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 宋克興;冀盛亞;莫長春;李紅霞;張學賓;霍福鵬;張維娜;李曉孟;楊少丹
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C18/02
• 分類號: C22C18/02;C22F1/16;C22C1/03
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明屬于Zn-Cu-Ti合金領域，具體涉及一種高強高塑性Zn-Cu-Ti合金及其制備方法。

背景技術

我國是一個貧銅富鋅的國家，近年來，隨著我國銅加工的快速發展，國內的銅資源已經不能滿足生產的需要，國內原料銅的70％來自進口，銅資源供給瓶頸日益明顯。發揮我國鋅資源優勢，開發高性能鋅合金材料，推動其產業化生產及規模化應用，在更廣泛的領域實現“以鋅代銅”，可以進一步降低國內銅資源需求與供給矛盾，符合國家產業發展政策。

Zn-Cu-Ti合金具有安全無毒(鋅是生物均衡和生長不可或缺的元素之一，雨水沖刷鋅板的落水不會對周圍環境產生任何不良影響)、自清潔、表面劃痕自修復(大大降低了使用維護費用)、100％被回收和循環利用的優點，目前在排雨系統、建筑等領域不斷得到推廣應用。

鋅合金品種中，鑄造鋅合金較脆，加工性能較差；高性能變形鋅合金已越來越得到市場的青睞。目前，變形鋅合金的生產工藝為：配料→合金熔煉→連續鑄造→多道次雙機架熱軋→卷取→冷軋→退火→剪邊(帶材)或矯直(板材)→檢驗→包裝→入庫。CN104630560A公開了一種具有高塑性的變形鋅合金及其制備方法和應用；該變形鋅合金的組成為：Cu 0.1％～5％，Ti 0.01％～2％，余量為Zn和不可避免的雜質；其制備過程包括：1)通過熱頂鑄造、半連續鑄造或水平連續鑄造生產圓形或者矩形鑄錠；2)鑄錠擠壓或者軋制，其擠壓或軋制溫度為170～360℃；3)經過至少兩次拉伸或者軋制和至少兩次熱處理后加工成成品，其中熱處理溫度為120～380℃，熱處理時間為1～10h。

現有技術中，變形鋅合金的生產工藝流程復雜，軋制效率低，所得產品的抗拉強度和延伸率難以得到進一步提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強高塑性Zn-Cu-Ti合金，從而解決現有技術中，變形鋅合金的抗拉強度和延伸率低的問題。

本發明的第二個目的是提供上述Zn-Cu-Ti合金的制備方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

一種高強高塑性Zn-Cu-Ti合金，由以下重量百分比的組分組成：Cu 1.3％～1.6％，Ti 0.02％～0.06％，Mg 0.001％～0.003％，余量為Zn。

優選的，上述高強高塑性Zn-Cu-Ti合金，由以下重量百分比的組分組成：Cu 1.5％，Ti 0.05％，Mg 0.002％，余量為Zn。

本發明提供的高強高塑性Zn-Cu-Ti合金，由Cu、Ti、Mg、Zn組成，其中Zn的作用為基礎金屬，Ti可以明顯改變Zn-Cu-Ti合金的抗蠕變性能，Cu的添加可以提高合金的強度，Mg的添加可以提高Zn-Cu-Ti合金的抗拉強度和抗蠕變性能，各組分配比合理，協同作用，所得Zn-Cu-Ti合金的抗拉強度達到264.333MPa，斷后延伸率達到52.6286％，較BS EN 988的標準規定值分別提高76％、50％以上。

上述高強高塑性Zn-Cu-Ti合金的制備方法，包括以下步驟：

1)在惰性氣體保護下，按配方取原料熔化，得到熔體；將熔體于560～610℃熔煉，澆注成型，得到半成品；

2)將半成品于300℃～320℃進行熱擠壓，得到板坯；

3)將板坯進行單道次熱軋，控制軋制變形量為65％～70％，冷卻，即得。

步驟1)中，熔煉的時間為30min～40min。澆注的溫度為500℃～520℃。該步驟中，熔煉、澆注過程均在惰性氣體保護下進行；惰性氣體優選為氬氣。原料可選用鋅錠、海綿鈦、鎂錠、H62黃銅(Cu-Zn中間合金，或純銅)。

可使用高純石墨坩堝在真空中頻感應爐進行熔煉。熔煉前充入氬氣排氧，并盡可能使中頻感應爐內氧含量達到更低水平，并保證氬氣在整個熔煉過程中的持續通入，以便在高純氬氣保護下，防止合金元素在空氣中氧化燒損。在560℃～610℃熔煉期間，向熔體內持續通入氬氣以防止氧化；熔煉后澆入鑄鐵模具，在氬氣流保護下冷卻到300℃。優選的，將冷卻至300℃的半成品直接進行步驟2)的熱擠壓過程。

步驟2)中，熱擠壓前預熱模具；控制模具的預熱溫度比擠壓溫度低20℃，擠壓進程的變形熱、摩擦熱可以補償該部分溫度差。熱擠壓過程的出模速度為0.5m～1m/min。