[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)韌性ZZnAl4Y鋅合金的鑄造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910976780.6
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN110629057B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建華;張凱;涂浩;吳長軍;蘇旭平
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C18/04
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)韌性ZZnAl4Y鋅合金的鑄造方法，包括將ZZnAl4Y鋅合金液流經(jīng)傾斜放置的液氮冷卻銅管(銅管尺寸可以為：長304mm、外徑50mm、內(nèi)徑24mm)，銅管的上端設(shè)置倒角，以便增加上端開口尺寸，便于澆鑄，通過ZZnAl4Y鋅合金液與低溫銅管的接觸傳熱使ZZnAl4Y鋅合金液快速冷卻至共晶溫度附近并在室溫金屬型中凝固，達(dá)到改善合金顯微組織和顯著提高其抗拉強(qiáng)度、延伸率和沖擊韌性的目的，采用本發(fā)明可生產(chǎn)出內(nèi)在質(zhì)量高的鋅合金產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓鑄鋅合金，特指一種提高ZZnAl4Y鋅合金強(qiáng)韌性的鑄造方法。

背景技術(shù)

鋅合金材料具有多種優(yōu)良特性，如鑄造性能好，可壓鑄生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑，可進(jìn)行電鍍、噴涂、噴漆等表面處理，且鑄造能耗小、原料成本低、生產(chǎn)過程對環(huán)境無污染。Zn-Al合金因其良好的耐磨性、超塑性和抗蠕變性在摩托車化油器、汽車零配件、五金制品等領(lǐng)域的壓鑄生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。低鋁鋅合金如ZZnAl4Y壓鑄鋅合金廣泛應(yīng)用于日常勝過器械裝備上，因?yàn)槠涞腿埸c(diǎn)、鑄造性能好等特點(diǎn)。壓鑄鋅合金產(chǎn)品有500多種以上，廣泛應(yīng)用在汽車、拖拉機(jī)、日用建筑五金、機(jī)電設(shè)備、儀表儀器、文體玩具等。壓鑄鋅合金起源于20世紀(jì)初新澤西公司研發(fā)、開發(fā)的Zn-4Al-3Cu合金，以后就是圍繞著Zn-4Al-3Cu合金進(jìn)行一系列關(guān)于性能改良方面的研究、探索。經(jīng)過后來一系列的改進(jìn)，成功研制出一系列的Aamak合金。

迄今為止，Zn-Al合金已經(jīng)發(fā)展到爐火純青的地步，其中ZZnAl4Y鋅合金在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。但是，國產(chǎn)ZZnAl4Y鋅合金的品質(zhì)較低，高質(zhì)量的ZZnAl4Y鋅合金大量依賴進(jìn)口。國產(chǎn)ZZnAl4Y鋅合金品質(zhì)較低的主要原因是：1)合金中雜質(zhì)含量過高；2)合金成分控制精度較低；3)合金組織均勻性較差；4)合金力學(xué)性能較低。

專利CN 103060583公開了一種細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的方法，該專利指出將亞共晶鋁硅合金熔體在液氮環(huán)境下直接澆注成型亞共晶鋁硅合金，具有細(xì)化亞共晶鋁硅合金組織的效果。該方法主要是利用了液體金屬在液氮?dú)夥罩械妮椛鋫鳠嵝Ч鰪?qiáng)，達(dá)到冷卻金屬液體的目的，但是輻射傳熱效果有限，且液氮環(huán)境必須在密閉的空間中形成。

目前，工業(yè)中主要采用精確控制合金成分、提高合金純凈度、各種變質(zhì)處理、控制熔煉溫度、加強(qiáng)鋅合金液除氣除渣等方法提高鋅合金的力學(xué)性能。本發(fā)明獨(dú)辟蹊徑，將ZZnAl4Y鋅合金液流經(jīng)液氮冷卻的銅管，通過金屬液與低溫銅管的接觸傳熱，使合金液快速冷卻至共晶溫度附近并在室溫金屬型中凝固，得到強(qiáng)韌性高的ZZnAl4Y鋅合金，找到了一種提高鋅合金力學(xué)性能的新穎鑄造方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種能顯著改善合金顯微組織和顯著提高其抗拉強(qiáng)度、延伸率和沖擊韌性的的ZZnAl4Y鋅合金的鑄造方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種高強(qiáng)韌性的ZZnAl4Y鋅合金的鑄造方法，包括將540～620℃室溫ZZnAl4Y鋅合金液經(jīng)由液氮預(yù)冷的銅管后澆鑄到室溫下的金屬型中，制得所述高強(qiáng)韌性的ZZnAl4Y鋅合金，所述銅管傾斜放置。通過金屬液與低溫銅管的接觸傳熱，使合金液快速冷卻至共晶溫度附近并在室溫金屬型中凝固，達(dá)到改善合金顯微組織和顯著提高其抗拉強(qiáng)度、延伸率和沖擊韌性的目的，進(jìn)而明顯提高ZZnAl4Y鋅合金的強(qiáng)韌性。

進(jìn)一步的，ZZnAl4Y鋅合金液的制備方法為：將ZZnAl4Y鋅合金原料在680℃±5℃下進(jìn)行熔煉成金屬液，充分?jǐn)嚢韬蠛蠼禍刂?40℃、580℃或620℃，再除氣除渣精煉后保溫靜置30分鐘，制得所述ZZnAl4Y鋅合金液。

進(jìn)一步的，液氮冷卻銅管的方法為：將銅管放入盛裝液氮的保溫罐中，液氮裝入量要保證銅管完全浸入液氮中，沉浸時(shí)間為5～10分鐘。將540℃、580℃和620℃的ZZnAl4Y鋅合金液流經(jīng)液氮預(yù)冷的銅管，通過金屬液與低溫銅管的接觸傳熱，使合金液快速冷卻至共晶溫度附近并在室溫金屬型中凝固，得到強(qiáng)韌性高的ZZnAl4Y鋅合金。