[發明專利]一種通過熱處理提高鋅鋁合金硬度的方法

有效

• 申請號: 201710981762.8
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107460373B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 張陽明;王志剛;何強;楊慷;王吉波;孫紅英;劉近平;翟雁;楊建軍;呂掌權;劉嵩
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22F1/16
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所(普通合伙) 41116
• 代理人: 楊紅軍

本發明公開了一種通過熱處理提高鋅鋁合金硬度的方法。本發明提供的方法，包括如下步驟：對鋅鋁合金在280℃?380℃進行固溶處理；固溶處理時間為8?24h；固溶處理完成后以0.01K?s^?1?0.80K?s^?1的速度緩慢冷卻。通過上述方式，本發明提供的方法能夠使鋅鋁合金獲得由富鋁的α₁相和富鋅的η相晶粒組成的細長板條狀組織，其中富鋁的α₁相為硬化相，從而大幅提高合金的硬度。本發明提供的方法處理過的鋅鋁合金硬度高達93HV，相比未經本方法處理的鋅鋁合金的硬度為67HV，合金硬度有了大幅提高。

技術領域

本發明涉及金屬材料制備領域，特別是涉及一種通過熱處理提高鋅鋁合金硬度的方法。

背景技術

鋅鋁合金具有較高的強度、極高的塑性、優秀的摩擦磨損性能、良好的減振性能、無磁性、無火花，其加工性能良好、制造成本低廉，是部分銅合金、鋁合金和鑄鐵件的替代材料。我國是一個貧銅富鋅的國家，研究開發高性能鋅鋁合金來代替銅合金，可使我國在稀缺資源替代利用技術方面形成自主知識產權體系，突破國外技術貿易壁壘，替代進口，為我國國民經濟健康發展，提供可靠的技術支撐。

硬度是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。硬度的大小對于機械零件和工具的使用性能及壽命具有決定性意義。相比銅合金、鋁合金和鑄鐵件，鋅鋁合金的硬度較低，限制了該合金在工業領域的進一步應用。因此，提高鋅鋁合金的硬度，是行業內科研工作者的研究熱點之一。

鋅鋁合金的硬化研究主要集中在合金化方面。合金化通常是通過調整添加元素的含量，基于固溶強化或第二相強化機制來提高合金的強度。美國加州大學的Prabir等人、西北工業大學的張忠明等人研究了鋁（Al）、銅（Cu）、鎂（Mg）等元素對鋅鋁合金的固溶強化作用。四川大學的魏曉偉等人、燕山大學的逯允海等人、西南交通大學的趙玉珍等人、蘭州理工大學的郝遠等人、中南大學的羅兵輝等人、日本大阪府立大學的Tokuteru等人發現了錳（Mn）、鈦（Ti）、銻（Sb）、鎳（Ni）、硅（Si）、稀土（Re）等元素會與鋅鋁合金形成具有強化作用的硬質沉淀相，在提高強度、硬度的同時，會降低塑性、韌性。而鋅鋁合金的開發目的是替代銅合金，添加成本昂貴的元素會使鋅鋁合金的成本過高，不適用于工業化應用。

熱處理對設備要求低，適合工業化生產，應用潛力較大，但目前通過熱處理方法提高合金硬度的研究主要集中在鎂合金、鋁合金、鈦合金領域，在鋅鋁合金領域尚無報道。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種通過熱處理提高鋅鋁合金硬度的方法，能夠通過熱處理方法大幅提高鋅鋁合金的硬度，該方法對設備要求不高，適合工業化生產。

為實現上述發明目的，本發明提供一下技術方案：提供一種通過熱處理提高鋅鋁合金硬度的方法，包括步驟：對鋅鋁合金在280℃-380℃進行固溶處理，固溶處理時間為8-24h，固溶處理完成后以0.01K?s^-1-0.80K?s^-1的速度緩慢冷卻。

所述的固溶處理溫度為280℃-380℃，該溫度范圍內可發生固態相變，生成由α₂相構成的等軸細晶組織。

所述的固溶處理時間為8-24h，該處理時間可保證足夠的α₂相生成，同時獲得等軸細晶組織。

所述的固溶處理完成后以0.01K?s^-1-0.80K?s^-1的速度緩慢冷卻，以獲得由富鋁的α₁相和富鋅的η相晶粒組成的細長板條狀組織，其中富鋁的α₁相為硬化相，在析出硬化和細晶強化兩種強化機制的同時作用下，大幅提高合金的硬度。