鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料及其製造方法
2023-06-01 13:46:51
專利名稱：鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料及其製造方法
技術領域：
本發明屬於一種金屬基複合材料，特別是涉及一種針對鋅鋁合金性能的改進和它的工藝製造技術。
目前，鋅鋁合金作為重要的減摩材料及模具材料被廣泛地應用在軸承支架、渦輪、渦杆、滑塊、模具製造業等領域，它具有合金熔點低、製備工藝簡單等特點，但同時它存在很多不足1、鋅鋁合金組織中耐磨硬質點少，其耐磨性能有特進一步提高；2、鋅鋁合金熱膨脹係數大，高溫蠕變嚴重；3、耐高溫性能差，只能在工作環境小於80℃的條件下使用，滿足不了目前實際的工況要求。
針對以上提出的問題，本發明的目的在於進一步提高鋅鋁合金的耐磨性，降低其熱膨脹係數，減少高溫蠕變現象，提高鋅鋁合金的使用溫度範圍。
本發明是通過以下技術方案來實現的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金的複合材料，鈦酸鉀晶須佔獲得的複合材料體積分數的20-30％，餘量為鋅鋁合金。
所述的鈦酸鉀晶須的分子式為K2O·nTiO2，其中n＝4，6或8。
鈦酸鉀晶須的分子式K2O·nTiO2中，最好n＝4或6。
所述的鋅鋁合金(ZAC)牌號有三種，分別為(以重量比)鋅鋁合金(ZAC1)的組分為Al 10.5-12 Cu 0.8-1.2 Mg 0.01-0.03Zn為餘量；鋅鋁合金(ZAC2)的組分為Al 20-23 Cu 0.5-1.5 Mg 0.01-0.03 Zn為餘量；鋅鋁合金(ZAC3)的組分為Al 25-28 Cu 1.7-2.8 Mg 0.01-0.03 Zn為餘量。
鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製造方法，其特徵在於該方法以下列步驟進行(1)先將鈦酸鉀晶須預處理，晶須充分攪拌均勻，去掉鈦酸鉀晶須表面游離的K+離子；(2)將鈦酸鉀晶須過濾掉水分，放入模具中擠壓成型，製成預製塊；(3)將鈦酸鉀晶須進行低溫烘乾和高溫燒結處理(4)將液態鋅鋁合金(ZAC)和鈦酸鉀晶須預製塊進行擠壓複合成型。
所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製造方法，在鈦酸鉀晶須預處理中，將晶須放入呈酸性的水中進行攪拌。
步驟(3)中低溫烘乾的溫度在50-60℃，保溫4個小時；高溫處理溫度在780-800℃，保溫2個小時；在步驟(4)中最佳工藝參數為晶須預製塊預熱溫度在700-750℃，模具預熱溫度300-400℃，合金澆注溫度650-750℃，擠壓壓力20-100MPa，擠壓速度10mm/s，保壓時間3min。
本發明的優點是該複合材料的耐磨性能比鋅鋁合金提高4-5倍，熱膨脹係數在25-200℃溫度範圍內降低20％左右，使用溫度從原來的80℃提高到150℃，高溫蠕變明顯減小。此外，該複合材料的比重比鋅鋁合金減小10％左右，減輕了機器零件的重量。雖然複合材料的製造成本比鋅鋁合金高50％，但考慮到性能與價格比關係，使用複合材料的綜合經濟效益能提高2-3倍。
附
圖1為本發明的工藝流程圖。
下面結合附圖通過實施方式對本發明加以具體說明1、鈦酸鉀晶須預處理將鈦酸鉀晶須放入水中，對晶須充分進行攪拌，在加入水體積比例2-3％HCl(濃度為10％)，去掉鈦酸鉀晶須表面游離的K+離子。
2、鈦酸鉀晶須預製塊製備工藝將預處理過的鈦酸鉀晶須過濾掉多餘的水份，施加一定的壓力使預製塊成型。將已成型的晶須預製塊從模具中取出，先進行低溫處理，溫度為50-60℃，保溫4小時進行烘乾，然後在進行高溫燒結處理，溫度為780-800℃，保溫2小時，然後隨爐冷卻至室溫。
3、鋅鋁合金的化學成份範圍根據不同的使用要求，有三種合金成份範圍AlCu Mg ZnZAC1 10.5-12.50.8-1.2 0.01-0.03 餘量ZAC220-23 0.5-1.5 0.01-0.03 餘量ZAC325-28 1.7-2.8 0.01-0.02 餘量
4、鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製備工藝製備工藝過程見圖1-1，經實驗發現所述的鈦酸鉀晶須的分子式為K2O·nTiO2，其中n＝4，6或8，當n＝4，6時，性能最佳。
最佳工藝參數為晶須預製塊溫度700-750℃模具預熱溫度300-400℃合金澆注溫度650-750℃擠壓速度10mm/s保壓時間3min。
獲得的複合材料晶須在基體中分布均勻，晶須體積分數20-30％。
權利要求
1.鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金的複合材料，其特徵在於鈦酸鉀晶須佔獲得的複合材料體積分數的20-30％，餘量為鋅鋁合金(ZAC)。
2.根據權利要求1所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金的複合材料，其特徵在於所述的鈦酸鉀晶須的分子式為K2O·nTiO2，其中n＝4，6或8。
3.根據權利要求2所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金的複合材料，其特徵在於鈦酸鉀晶須的分子式K2O·nTiO2中，最好n＝4或6。
4.根據權利要求1所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金的複合材料，其特徵在於所述的鋅鋁合金(ZAC)牌號有三種，分別為(以重量比)鋅鋁合金(ZAC1)的組分為Al 10.5-12 Cu 0.8-1.2 Mg 0.01-0.03Zn為餘量；鋅鋁合金(ZAC2)的組分為Al 20-23 Cu 0.5-1.5 Mg 0.01-0.03 Zn為餘量；鋅鋁合金(ZAC3)的組分為Al 25-28 Cu 1.7-2.8 Mg 0.01-0.03 Zn為餘量。
5.鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製造方法，其特徵在於該方法以下列步驟進行(1)先將鈦酸鉀晶須預處理，晶須充分攪拌均勻，去掉鈦酸鉀晶須表面游離的K+離子；(2)將鈦酸鉀晶須過濾掉水分，放入模具中擠壓成型，製成預製塊；(3)將鈦酸鉀晶須進行低溫烘乾和高溫燒結處理；(4)將液態鋅鋁合金(ZAC)和鈦酸鉀晶須預製塊進行擠壓複合成型。
6.根據權利要求3所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製造方法，其特徵在於在鈦酸鉀晶須預處理中，將晶須放入呈酸性的水中進行攪拌。
7.根據權利要求3所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製造方法，其特徵在於步驟(3)中低溫烘乾的溫度在50-60℃，保溫4個小時；高溫燒結處理溫度在780-800℃，保溫2個小時；
8.根據權利要求3所述的鈦酸鉀晶須增強鋅鋁合金複合材料的製造方法，其特徵在於在步驟(4)中最佳工藝參數為晶須預製塊預熱溫度在700-750℃，模具預熱溫度300-400℃，合金澆注溫度650-750℃，擠壓壓力20-100MPa，擠壓速度10mm/s，保壓時間3min。
全文摘要
本發明屬於一種金屬基複合材料,特別是涉及一種針對鋅鋁合金中成分的改進和它的工藝製造技術,被廣泛地應用在軸承支架、蝸輪、蝸杆等領域。其特徵是鈦酸鉀晶須佔獲得複合材料體積的20—30%,餘量為鋅鋁合金。本發明的目的在於進一步提高鋅鋁合金的耐磨性,降低其熱膨脹係數,減少高溫蠕變現象,提高鋅鋁合金的使用溫度範圍。該複合材料的比重也比鋅鋁合金減小10%左右,減輕了機器零件的重量。
文檔編號C22C18/04GK1197121SQ9811370
公開日1998年10月28日 申請日期1998年1月4日 優先權日1998年1月4日
發明者劉越, 翟玉春 申請人:劉越