[發明專利]具有均勻顯微組織和較高力學性能的ZZnAl4Y鋅合金制備方法

有效

• 申請號: 201910976905.5
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110607462B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 王建華;張凱;彭浩平;劉亞;蘇旭平
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C18/04;B22D27/04
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明公開了一種控制金屬型溫度提高ZZnAl4Y鋅合金力學性能的方法，將熔融鋅合金液澆鑄到內腔尺寸分別為Φ10*100和Φ30*80毫米的預熱金屬型中。通過控制金屬型溫度和延長凝固時間，在改善鋅合金顯微組織的均勻性，提高該合金的抗拉強度、延伸率和沖擊韌性等力學性能的可以減少工業生產成本。采用本發明能制備出顯微組織均勻和力學性能較高的ZZnAl4Y鋅合金，適合于該鋅合金的工業生產。

技術領域

本發明涉及鋅合金的制備技術，特指一種具有均勻顯微組織和較高力學性能的ZZnAl4Y鋅合金制備方法。

背景技術

鋅合金材料具有多種優良特性，如鑄造性能好，可壓鑄生產形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑，可進行電鍍、噴涂、噴漆等表面處理，且鑄造能耗小、原料成本低、生產過程對環境無污染。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、五金制品等領域的壓鑄生產中得到廣泛的應用。低鋁鋅合金如ZZnAl4Y壓鑄鋅合金廣泛應用于日常勝過器械裝備上，因為其低熔點、鑄造性能好等特點。壓鑄鋅合金產品有500多種以上，廣泛應用在汽車、拖拉機、日用建筑五金、機電設備、儀表儀器、文體玩具等。壓鑄鋅合金起源于20世紀初新澤西公司研發、開發的Zn-4Al-3Cu合金，以后就是圍繞著Zn-4Al-3Cu合金進行一系列關于性能改良方面的研究、探索。經過后來一系列的改進，成功研制出一系列的Aamak合金。

迄今為止，Zn-Al合金已經發展到爐火純青的地步，其中ZZnAl4Y鋅合金在工業上得到了廣泛應用。但是，國產ZZnAl4Y鋅合金的品質較低，高質量的ZZnAl4Y鋅合金大量依賴進口。國產ZZnAl4Y鋅合金品質較低的主要原因是：1)合金中雜質含量過高；2)合金成分控制精度較低；3)合金組織均勻性較差；4)合金力學性能較低。因此，需采取一些創新技術來改良鋅合金的品質，從而提高鋅合金的組織均勻性和力學性能。

在傳統的鑄造工藝中，通常是采用金屬型鑄造細化合金組織，從而達到提高合金力學性能的目的。一般來說，普通的認知都認為金屬型溫度越低，冷卻速度越快，使合金的顯微組織越細小，力學性能更高。本發明與傳統的認知完全不同，采用提高金屬型溫度的方法明顯改善合金組織的均勻性，在大幅提高鋅合金的力學性能的同時節省了后續熱處理過程，節約了生產成本。

發明內容

為了克服上述現有技術中的不足，本發明提供一種具有均勻顯微組織和較高力學性能的ZZnAl4Y鋅合金制備方法，進而顯著改善合金顯微組織的均勻性，使合金的力學性能得到明顯提高。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：一種具有均勻顯微組織和較高力學性能的ZZnAl4Y鋅合金制備方法，包括如下步驟：將經快速熔煉制得的ZZnAl4Y鋅合金液澆鑄到200～350℃的的金屬型中，然后隨鑄型緩慢冷卻至室溫，制得所述具有均勻的顯微組織和高力學性能的ZZnAl4Y鋅合金。

進一步的，所述快速熔煉方法為：將ZZnAl4Y鋅合金原料在680℃±5℃下進行快速熔煉，然后降溫至620℃±5℃，對其進行除氣除渣精煉后保溫靜置30分鐘±3分鐘。ZZnAl4Y鋅合金凝固點鋅合金的凝固點大約為390℃左右，熔煉后的澆注溫度為620℃左右，本實施例金屬型溫度控制在200～350℃左右，其溫差約為270℃～400℃，金屬型對鋅合金液的冷卻作用大為減弱，因此鋅合金液將從620℃緩慢冷卻到其凝固點390℃，從而導致樹枝狀初生鋁相的消失，進而轉變為全部的球狀初生鋁相。同時，鑄件斷面內溫差明顯減小，從而得到更加均勻的初生鋁相。與平衡冷卻條件相比，非平衡凝固時，冷卻速度越快，合金的凝固點越低。實施例中，由于鋅合金液的冷卻速度較慢，因此合金的凝固點降低較少。

進一步的，所述金屬型預熱溫度為200℃、250℃、300℃或350℃。