一種能提高力學性能的鋅鋁銅錳合金的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋅鋁合金制備技術領域，特指一種能提高力學性能的鋅鋁銅錳合金。
【背景技術】
[0002] 鋅鋁系列合金主要應用于代替部分黃銅、青銅制做的模具和耐磨零件，制作殼體 薄壁零件和閥門等。鋅鋁合金作為耐磨材料是其應用最多的一個方面，在重載、低速條件下 工作的各種耐磨零件，價格和使用壽命均優(yōu)于常用的錫青銅。鋅鋁合金具有良好的強度、剛 度和硬度，以及耐磨、耐蝕、減振降噪性能和密度小、成本低等優(yōu)點，已得到廣泛應用。目前， 美國、加拿大等工業(yè)發(fā)達國家有較多應用成功的實例。根據(jù)鑄造方法，性能和用途的不同可 分為壓鑄鋅鋁合金，模具鋅鋁合金，高強度鋅鋁合金和超塑性鋅鋁合金。
[0003] 鋅鋁合金中加入合金元素能改善鋅鋁合金的組織結(jié)構(gòu)、力學性能。合金的硬度和 抗拉強度隨著合金元素含量的增加而增加，同時合金的塑性也到達很好的效果。鋅鋁銅錳 合金目前是機械制造中一種常用的材料，為進一步提高其力學性能，本發(fā)明開發(fā)出一種能 提商力學性能的銅錯鐵媒猛合金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明開發(fā)出一種能提高力學性能的鋅鋁銅錳合金，其特征為：以工業(yè)鋁錠AOO 號、鋅錠〇號、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質(zhì)劑(其中W12-16%、M012-16%、Zr 8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、Vl-3%、Ndl-3%、Prl-3%、余為鋁）、純 鎂為原料。成分按重量百分比計算，按Al37-39%、Cu2-2. 5% (以含銅50%的鋁銅中間合 金形式加入)、MnO. 2-0. 3%(以含Mn40%的鋁錳中間合金形式加入）、復合變質(zhì)劑0-1. 0%、 MgO. 014-0. 02%、余量是Zn的比例稱重后在感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為：先加入鋁錠、 鋅錠、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質(zhì)劑，待材料全部熔化后，升溫至60(T65(TC時 保溫6min-8min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 %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 后扒渣除氣，待溫度為560°C-58(TC時準備澆注。鑄造工藝為：砂型鑄造，底板為金屬型，將 熔煉好的鋅鋁銅錳合金澆鑄成長250mm、寬40mm、高70mm的毛坯，根據(jù)加入復合變質(zhì)劑的含 量不同，澆鑄出六組復合變質(zhì)劑不同含量的鋅鋁銅錳合金毛坯，其復合變質(zhì)劑加入量分別 為0%、0. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1. 0%，然后加工成國家標準試棒。室溫拉伸力學性能測試在 WE-10型液壓式拉伸實驗機上進行。
[0005] 表1為鋅鋁銅錳合金的常溫力學性能：加入少量復合變質(zhì)劑，鋅鋁銅錳合金的常 溫力學性能均有改善；復合變質(zhì)劑的加入大幅度提高了合金的抗拉強度，在復合變質(zhì)劑加 入量為0. 6%-0. 8%時力學性能達到最大，之后隨著復合變質(zhì)劑含量的增加而降低。


【附圖說明】 圖1未加復合變質(zhì)劑后的光學顯微金相組織 圖2加入0. 2%復合變質(zhì)劑后的光學顯微金相組織 圖3加入0. 4%復合變質(zhì)劑后的光學顯微金相組織 圖4加入0. 6%復合變質(zhì)劑后的光學顯微金相組織 圖5加入0. 8%復合變質(zhì)劑后的光學顯微金相組織 圖6加入1. 0%復合變質(zhì)劑后的光學顯微金相組織 圖1-6所示的是加入不同含量的復合變質(zhì)劑后，鋅鋁銅錳合金的光學顯微金相組織 圖。從1圖中可以看出，沒有加入復合變質(zhì)劑，枝晶發(fā)達，并有二次分支。添加了 0.2%的復 合變質(zhì)劑后（圖2)，對合金的晶粒有明顯細化作用，典型的粗大的樹枝晶組織得以減少，等 軸細晶組織出現(xiàn)的區(qū)域大幅增大，并且等軸晶被細化。繼續(xù)增加復合變質(zhì)劑的量，含量從 0. 4%增加到0. 8%(圖3 -圖5)，樹枝晶基本消失，等軸晶大小更加細化，組織均勻。當復合 變質(zhì)劑加入量為1. 〇%時（圖6)，合金組織中重新出現(xiàn)了樹枝晶組織，樹枝晶組織又開始增 大。以上分析表明復合變質(zhì)劑對鋅鋁銅錳合金中的a相有較明顯的細化效果，并且復合變 質(zhì)劑的加入量在〇. 6-0. 8%時，鋅鋁銅錳合金鑄造組織細化效果最好。
[0007] 極少部分復合變質(zhì)劑元素固溶于合金基體中，復合變質(zhì)劑主要以復雜化合物的形 式存在于合金中。當加入的復合變質(zhì)劑含量小于〇. 8%時，復雜化合物較小，在結(jié)晶過程中， 這種較高硬度和熱硬性的復雜化合物被推到枝晶或晶界處，抑制了枝晶的發(fā)展，對基體有 細化作用，而且能在高溫下阻止基體和晶界的滑移。其次，合金在凝固過程中，初生a相析 出時，復雜化合物在a相前沿富集，阻止a相生長。而且復雜化合物在a相前沿富集會 形成"成分過冷"，從而導致a枝晶在生長過程中產(chǎn)生縮頸、熔斷。在復合變質(zhì)劑中的加入 量超過0.8%后，基體中又會出現(xiàn)少量樹枝晶。這主要是由于過多的加入復合變質(zhì)劑，會減 小復雜化合物的成分過冷作用。而且復雜化合物過多，容易聚集長大，抑制晶界發(fā)展的質(zhì)點 減少。
[0008]
【具體實施方式】 實施例1 以工業(yè)鋁錠AOO號、鋅錠0號、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質(zhì)劑(其中W12-16%、Mol2-16%、Zr8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、Vl-3%、Ndl-3%、 Prl-3%、余為鋁)、純鎂為原料。成分按重量百分比計算，按A137-39%、Cu2-2. 5% (以含銅 50%的鋁銅中間合金形式加入)、MnO. 2-0. 3%(以含Mn40%的鋁錳中間合金形式加入）、復合 變質(zhì)劑〇. 2%、MgO. 014-0. 02%、余量是Zn的比例稱重后在感應熔煉爐中熔煉。熔煉工藝為： 先加入鋁錠、鋅錠、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質(zhì)劑，待材料全部熔化后，升溫至 60(T650°C時保溫6min-8min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 %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后扒渣除氣，待溫度為560°C_580°C時準備澆注。鑄造工藝為：砂型鑄造，底板 為金屬型，將熔煉好的鋅鋁銅錳合金澆鑄成長250mm、寬40mm、高70mm的毛坯，然后加工成 國家標準試棒。室溫拉伸力學性能測試在WE-10型液壓式拉伸實驗機上進行。此時，鋅鋁 銅錳合金的光學顯微金相組織如圖2所示，鋅鋁銅錳合金的抗拉強度為471. 8MPa，伸長率 為5. 54%，硬度為131HB。
[0009]實施例2 以工業(yè)鋁錠AOO號、鋅錠0號、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、復合變質(zhì)劑(其中W12-16%、Mol2-16%、Zr8-12%、Ni5