一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金的製作方法

2023-06-26 18:22:11 1

一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金的製作方法
【專利摘要】本發明開發出一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金，屬於鋅鋁合金製備【技術領域】，其特徵為：以成分為Al26-28wtwt%、Cu2.2-2.8wt%、Si1.0-1.5wt%、TiNi合金（0.2-1.2wt%）、純Mg0.01-0.02wt%、餘量是Zn的比例稱重後在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：加入鋁錠、鋁銅中間合金、鋁矽中間合金、鎳鈦中間合金、鋅錠，待溫度為560℃-580℃時進行澆注。鑄造工藝為：採用普通金屬型鑄造方法，以及對鑄型施加整體振動。澆鑄成尺寸為Φ50mm、長400mm的試棒，然後加工成國家標準試棒進行力學性能測試，再通過線切割在毛坯上取樣加工出熱疲勞試樣進行熱疲勞試驗。
【專利說明】一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金

【技術領域】
[0001] 本發明屬於鋅鋁合金製備【技術領域】，特指一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合 金。

【背景技術】
[0002] 鋅鋁合金以其優良的力學性能、機加工性能、耐磨損、低能耗、無汙染等特點在工 程上獲得了廣泛的應用。我國鋅鋁資源豐富，儲量居世界前列，用其代替黃銅、錫青銅、鋁青 銅用於結構件、耐磨件、塑料及橡膠模具等，具有很強的市場競爭力。但是，鋅鋁合金也有塑 韌性差、組織成分不均勻，尺寸穩定性低、工作溫度低等缺點，多年來人們為克服這些缺點 以便擴大其應用範圍進行了不懈的努力。
[0003] 20世紀初，為了替代價格昂貴的錫和鉛合金，人們第一次研製出鋅基合金 (6wt%Sn, 5wt%Cu, 0. 05wt%Al)用於製造印刷鉛字。但是，早期的鋅合金存在比較嚴重的 晶間腐蝕和老化問題，致使在使用過程中強度下降出現變形，零件變脆，嚴重的甚至完全損 壞。隨著研究的深入及科學技術的進步，人們發現在鋅合金中加入微量的鎂，並嚴格控制雜 質含量(鉛、錫、鎘)，可以改善合金的老化現象。在20世紀30年代，美國新澤西鋅合金公司 研製了 Zamarkl、3、5三種鋅鋁壓鑄合金。基於世界性能源危機日益嚴重，銅、錫資源的日漸 減少以及環境保護的要求，人們對鋅基合金產品產生了極大的興趣。德國早在二次世界大 戰結束前夕就成功地用鋅合金代替銅合金做軸承。20世紀60年代初ILZROC國際鉛鋅研究 組織）開發了 ZA12合金，70年代末加拿大Noranda礦山研究中心的魁北克研究中心與美國 的Eastern合金公司合作，開始新型鋅鋁合金的研究開發，目標是開發出一種可用於砂型 鑄造的高強度高靭性鋅合金和一種可用於金屬型重力鑄造的高強度高鈿性鋅合金 [15]。這 最終導致了 ZA27合金和ZA8合金的誕生，這兩種合金和ZA12合金一起構成了鋅鋁合金系 列。
[0004] 本發明開發出一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金。


【發明內容】

[0005] 本發明開發出一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金，其特徵為：以工業鋁 錠A00號、鋅錠0號、電解銅、結晶矽、TiNi合金、純鎂為原料。成分為A126-28wt%、 Cu2. 2-2. 8wt% (以含銅50wt%的鋁銅中間合金形式加入)、Sil. 0-1. 5wt% (以含矽28wt% 的鋁矽中間合金形式加入)、TiNi合金（以含鈦45wt%、鎳55wt%的合金形式加入)、純 MgO. 01-0. 02wt%、餘量是Zn的比例稱重後在中頻感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：加入 錯鍵、銀銅中間合金、錯矽中間合金、鎳鈦中間合金、鋅鍵，升溢至60(T650°C時保溫6min-8 min使各元素均勻化，為減少鎂的燒損用鐘罩將鎂壓入金屬液中，用含金屬液0. 2 wt%的脫 水ZnCl2進行精煉，精煉時用鐘罩將脫水ZnCl2壓入金屬液中，靜置8min-10min後扒渣除 氣，待溫度為560? -580°C時進行澆注。鑄造工藝為：採用普通金屬型鑄造方法，以及對鑄 型整體施加振動。振動裝置採用機械激振(頻率50Hz,振幅15-30mm)裝置。將金屬型鑄型 放在振動臺上，邊振動邊澆鑄，將熔煉好的鋅鋁合金溶液澆鑄成棒狀試樣毛坯，澆鑄成尺寸 為Φ50ηιηι，長400mm。根據TiNi合金加入量的不同，澆鑄出七組鋅鋁合金毛坯，其加入量分 別為 0wt%、0· 2wt%、〇. 4wt%、0. 6wt%、0. 8wt%、l. 0wt%、l. 2wt%，然後加工成國家標準試棒。室 溫拉伸力學性能測試分別在WE-10型液壓式拉伸實驗機和HB-3000型布氏硬度試驗機上進 行。表1為七組鋅鋁合金力學性能實驗結果，從中可以得知：（1)加入TiNi合金後，鋅鋁合 金的力學性能均有改善，其中伸長率有較大幅度的提高。（2)當TiNi合金添加量為0· 6wt% 時，鋅鋁合金的力學性能達到最優。（3)加入過量的TiNi合金會惡化鋅鋁合金的力學性能。 表2為振動與加入鎳鈦合金共同作用對鋅鋁合金力學性能的影響，從中可以得知：與單一 加入TiN合金比較，在二者的共同作用下，鋅鋁合金的力學性能得到進一步提高。
[0006]表1不同的Ti-Ni含量對鋅鋁合金力

【權利要求】
1. 一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金，其特徵為：以工業鋁錠A00號、鋅錠0號、 電解銅、結晶矽、TiNi合金、純鎂為原料；成分為A126-28wt%、Cu2. 2-2. 8wt%以含銅50wt% 的鋁銅中間合金形式加入、Sil. 0-1. 5wt%以含矽28wt%的鋁矽中間合金形式加入、TiNi合 金以含鈦45wt%、鎳55wt%的合金形式加入、純MgO. 01-0. 02wt%、餘量是Zn的比例稱重後 在中頻感應熔煉爐中熔煉；熔煉工藝為：加入鋁錠、鋁銅中間合金、鋁矽中間合金、鎳鈦中 間合金、鋅錠，升溫至60(T650°C時保溫6min-8 min使各元素均勻化，為減少鎂的燒損用 鐘罩將鎂壓入金屬液中，用含金屬液〇. 2 wt %的脫水ZnCl2進行精煉，精煉時用鐘罩將脫 水ZnCl2壓入金屬液中，靜置8min-10min後扒渣除氣，待溫度為560°C _580°C時進行澆注； 鑄造工藝為：採用普通金屬型鑄造方法，以及對鑄型整體施加振動，振動裝置採用機械激振 (頻率50Hz，振幅15-30mm)裝置；將金屬型鑄型放在振動臺上，邊振動邊澆鑄，將熔煉好的 鋅鋁合金溶液澆鑄成棒狀試樣毛坯，澆鑄成尺寸為Φ 50mm，長400mm ;根據TiNi合金加入量 的不同，澆鑄出七組鋅鋁合金毛坯，其加入量分別為〇wt%、0. 2wt%、0. 4wt%、0. 6wt%、0. 8wt%、 1. Owt%、1. 2wt%，然後加工成國家標準試棒；室溫拉伸力學性能測試分別在WE-10型液壓式 拉伸實驗機和HB-3000型布氏硬度試驗機上進行。
2. 根據權利要求1所述一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金，加入0.6 wt % TiNi 合金後，鋅鋁合金抗拉強度為441. 5MPa，伸長率達到5. 5%，硬度為132HB。
3. 根據權利要求1所述一種顯著提高力學性能的新型鋅鋁合金，在振動處理和加入 0. 6wt%TiNi合金共同作用後，鋅鋁合金抗拉強度為452. 5MPa，伸長率達到6. 1%，硬度為 141HB。
【文檔編號】C22C1/03GK104232997SQ201310228070
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月8日 優先權日:2013年6月8日
【發明者】董興盛, 司松海, 劉光磊, 李曉薇, 楊嵩 申請人:鎮江憶諾唯記憶合金有限公司