專利名稱：Zn-27Al-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及Zn-AI-Si系合金晶粒細(xì)化的一種方法。
背景技術(shù)：
Zn-AI系合金具有良好的鑄造性能、優(yōu)良的耐磨、減摩性能以及阻尼性能， 是代替價(jià)格昂貴的銅合金的理想材料，已廣泛用于制造軸瓦、軸套、蝸輪蝸桿、 機(jī)床機(jī)身等減摩、耐磨及減震零部件。在鋅鋁系列合金中，高鋁鋅基合金ZA27 (其公稱成份為Zn-27AI-2Cu-0.4Mg, Z代表Zn， A代表AI,后面的數(shù)字指的 是AI的含量)的綜合力學(xué)性能最好，但與其它常用的金屬材料相比，如AI合金 和鋼、鐵等，由于熔點(diǎn)低(共晶溫度為385°C)，使用溫度一般不能超過(guò)95。C， 且尺寸穩(wěn)定性差，大大限制了它的應(yīng)用范圍。
為了提高高溫力學(xué)性能和改善尺寸的穩(wěn)定性，最常用的方法就是復(fù)合或原 位生成高溫穩(wěn)定好的組分顆粒，制成顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料。其中，原位自生生 成的增強(qiáng)顆粒由于顆粒/基體界面干凈、無(wú)污染，界面結(jié)合強(qiáng)度高，顆粒尺寸細(xì) 小、分布均勻，具有外加顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于Zn-AI基合金 來(lái)說(shuō)，在熔煉時(shí)添加高熔點(diǎn)的Si元素，形成Zn-AI-Si系合金熔體，在隨后的凝 固中原位生成Si顆粒，形成Si顆粒增強(qiáng)的原位復(fù)合材料，被認(rèn)為是提高其高溫 力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性最有前景的方法。另外，添加Si元素還可進(jìn)一步提高其 摩擦學(xué)性能。但是，當(dāng)Si添加到Zn-AI合金中時(shí)，使原Zn-AI合金中的等軸晶組織變?yōu)?主干很長(zhǎng)的柱狀樹枝晶(如圖1所示，其中0.3。/。P是為了變質(zhì)初生Si相)，而 這種組織將嚴(yán)重削弱鋅鋁合金的力學(xué)性能。因此，必須得進(jìn)行晶粒細(xì)化處理。 眾所周知，Zr是Zn-AI合金最有效的晶粒細(xì)化劑。但是即使使用Zr進(jìn)行細(xì)化處 理后，其組織仍比較粗大(如圖2所示)，比未經(jīng)晶粒細(xì)化的Zn-AI合金的組織
還要粗。雖然Zn-AI合金已得到較為廣泛的應(yīng)用，但Zn-AI-Si是一種在原Zn-AI
合金基礎(chǔ)上開發(fā)的新型合金，還未得到人們的重視，因此，有關(guān)該合金晶粒細(xì) 化方法的研究甚少，目前僅有釆用Zr進(jìn)行細(xì)化的報(bào)道。但如前所述，其細(xì)化效 果不太理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠獲得細(xì)小等軸晶組織的Zn-AI-Si合金的晶 粒細(xì)化方法。
本發(fā)明是Zn-27AI-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，待Zn-27AI-2Cu -0.04Mg-Si合金在750 760。C熔化后，先加入0.05~0.25%的純Ce或富Ce混 合稀土元素，再用0.2。/。的Zr進(jìn)行變質(zhì)后澆注。
本發(fā)明方法搡作簡(jiǎn)單、細(xì)化效果好，在實(shí)際生產(chǎn)中很容易實(shí)施。 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于這些例子。


圖1為未經(jīng)晶粒細(xì)化處理的ZA274.76-0.3P合金的微觀組織，圖2是經(jīng) 0.2%Zr細(xì)化處理后的ZA27-4.76Si-0.3P合金的組織，圖3為先經(jīng)0.05%富Ce 混合稀土細(xì)化，后經(jīng)0.2。/。Zr細(xì)化處理的ZA27"4.76Si-0.3P合金的組織，圖4 為先經(jīng)0.1%純Ce稀土細(xì)化，后經(jīng)0.2%Zr細(xì)化處理的ZA27-4.76Si-0.3P合金 的組織，圖5為先經(jīng)0.25富Ce混合稀土細(xì)化，后經(jīng)0.2%Zr細(xì)化處理的 ZA274.76Si-0.3P合金的組織。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是Zn-27AI-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，待Zn-27AI-2Cu -0.04Mg-Si合金在750 760。C熔化后，先加入0.05~0.25%的純Ce或富Ce混 合稀土元素，再用0.2。/。的Zr進(jìn)行變質(zhì)后澆注。
以上所述的Zn-27AI-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，是用純Al錠、 Zn錠、純Mg、 AI-44Cu合金、Al-22Si合金熔煉ZA27-4.76Si合金，用C2CI6 精煉、拔渣后用加入0.3%的赤P以變質(zhì)初生Si相，在750'C的ZA27-4.76Si -0.3P合金熔體中分別加入0.05%的富Ce混合稀土、 0.1%的純Ce和0.25%
的富Ce混合稀土后，用0.2。/。Zr變質(zhì)處理后澆注。
以上所述的Zn-27AI-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，是用純Al錠、 Zn錠、純Mg、 AI"44Cu合金、Al-22Si合金熔煉ZA27-4.76Si合金，用C2CI6 精煉、拔渣后用加入0.3%的赤P以變質(zhì)初生Si相，在750'C的ZA27-4.76Si -0.3P合金熔體中分別加入0.05%的富Ce混合稀土、 0.1%的純Ce和0.25% 的富Ce混合稀土后，用0.2。/。Zr進(jìn)行變質(zhì)處理后澆注。
以下是更為具體的實(shí)施例
在75(TC的ZA27-4.76Si - 0.3P合金熔體中分別加入0.05。/。的富Ce混合稀 土、 0.1。/。的純Ce和0.25。/o的富Ce混合稀土后，用0.2%Zr變質(zhì)處理后澆注。
1. 合金的熔煉在電阻坩堝爐中用工業(yè)用純AI錠、Zn錠、純Mg、 AI-44Cu 合金、Al-22Si合金熔煉ZA274.76Si合金，用02016精煉、拔渣后用鐘罩加入 0.3。/。的赤P以變質(zhì)初生Si相；
2. 晶粒細(xì)化處理調(diào)整熔體的溫度至750°C，將一定量的含Ce稀土壓入 熔體液面并攪拌直至溶解，再以K2ZrFe的形式加入0.2。/。的Zr;
3. 精煉及澆注用C2CI6精煉后拔渣，靜置5min后澆入室溫的金屬型， 得到015X120mm的棒料。
圖3、 4、 5分別為用0.05%的富Ce混合稀土、 0.1%的純Ce和0.25%的 富Ce混合稀土的ZA27-4.76Si - 0.3P微觀組織。
權(quán)利要求
1、Zn-27Al-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，其特征在于待其在750～760℃熔化后，先加入0.05～0.25％的純Ce或富Ce混合稀土元素，再用0.2％的Zr進(jìn)行變質(zhì)后澆注。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-27AI-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，其特 征在于用純Al錠、Zn錠、純Mg、 AI-44Cu合金、Al-22Si合金熔煉ZA27-4.76Si 合金，用C2Cle精煉、拔渣后用加入0.3。/。的赤P以變質(zhì)初生Si相，在750。C的 ZA27-4.76Si - 0.3P合金熔體中分別加入0.05%的富Ce混合稀土、 0.1%的純 Ce和0.25。/。的富Ce混合稀土后，用0.2%Zr變質(zhì)處理后澆注。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn-27AI-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，其特 征在于用純Al錠、Zn錠、純Mg、 AI-44Cu合金、Al-22Si合金熔煉ZA27-4.76Si 合金，用C2Cle精煉、拔渣后用加入0.3。/。的赤P以變質(zhì)初生Si相，在75(TC的 ZA27-4.76Si - 0.3P合金熔體中分別加入0.05%的富Ce混合稀土、 0.1%的純 Ce和0.25。/。的富Ce混合稀土后，用0.2% Zr進(jìn)行變質(zhì)處理后澆注。
全文摘要
Zn-27Al-2Cu-0.04Mg-Si合金晶粒細(xì)化的方法，其目的是提供一種能夠獲得細(xì)小等軸晶組織的Zn-Al-Si合金的晶粒細(xì)化方法，待Zn-27Al-2Cu-0.04Mg-Si合金在750～760℃熔化后，先加入0.05～0.25％的純Ce或富Ce混合稀土元素，再用0.2％的Zr進(jìn)行變質(zhì)后澆注。
文檔編號(hào)C22C1/06GK101348871SQ20081015022
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者傅明鋒, 遠(yuǎn) 郝, 陳體軍 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)