一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合變質(zhì)劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋅鋁合金制備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合 變質(zhì)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋅鋁系列合金主要應(yīng)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(yīng)用最多的一個(gè)方面，在重載、低速條件下 工作的各種耐磨零件，價(jià)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(qiáng)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(diǎn)，已得到廣泛應(yīng)用。目前， 美國(guó)、加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有較多應(yīng)用成功的實(shí)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(qiáng)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(xué)性能。合金的硬度和 抗拉強(qiáng)度隨著合金元素含量的增加而增加，同時(shí)合金的塑性也到達(dá)很好的效果。鋅鋁銅錳 合金目前是機(jī)械制造中一種常用的材料，為進(jìn)一步提高其力學(xué)性能，本發(fā)明開(kāi)發(fā)出一種能 提商力學(xué)性能的銅錯(cuò)鐵媒猛合金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明開(kāi)發(fā)出一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合變質(zhì)劑，其特征為：成分按 重量百分比計(jì)算，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。所述變質(zhì)劑為塊狀灰白色合金，粒度范圍0. 5~40mm，熔點(diǎn) 范圍70(n〇00°C。復(fù)合變質(zhì)劑加入量范圍為0. 2%-1. 0%。
[0005] 上述用于鋅鋁銅錳合金的復(fù)合變質(zhì)劑，成分可優(yōu)選為：W14-15%、Mol4_15%、Zr 9-10%、Ni7-8%、Ti5-6%、Sr5-6%、La3-4%、Nb3-4%、V2-3%、Nd2-3%、Prl-2%、余量為鋁。復(fù)合 變質(zhì)劑加入量?jī)?yōu)選范圍為〇. 6%-0. 8%。
[0006] 本發(fā)明變質(zhì)劑輔以多種合金元素，避免單獨(dú)使用一種變質(zhì)元素時(shí)對(duì)材料綜合性能 提高不明顯的缺點(diǎn)，復(fù)合變質(zhì)劑與鋅鋁銅錳合金中不同合金元素發(fā)生交互和變質(zhì)作用，達(dá) 到凈化合金液、去除雜質(zhì)，細(xì)化晶粒、強(qiáng)化基體、使組織得到優(yōu)化，性能明顯改善，全面提高 材料力學(xué)性能。
[0007]
【附圖說(shuō)明】 圖1未加復(fù)合變質(zhì)劑后的光學(xué)顯微金相組織 圖2加入0.2%復(fù)合變質(zhì)劑后的光學(xué)顯微金相組織 圖3加入0. 4%復(fù)合變質(zhì)劑后的光學(xué)顯微金相組織 圖4加入0.6%復(fù)合變質(zhì)劑后的光學(xué)顯微金相組織 圖5加入0. 8%復(fù)合變質(zhì)劑后的光學(xué)顯微金相組織 圖6加入1.0%復(fù)合變質(zhì)劑后的光學(xué)顯微金相組織 圖1-6所示的是加入不同含量的復(fù)合變質(zhì)劑后，鋅鋁銅錳合金的光學(xué)顯微金相組織 圖。從1圖中可以看出，沒(méi)有加入復(fù)合變質(zhì)劑，枝晶發(fā)達(dá)，并有二次分支。添加了 0.2%的復(fù) 合變質(zhì)劑后（圖2)，對(duì)合金的晶粒有明顯細(xì)化作用，典型的粗大的樹(shù)枝晶組織得以減少，等 軸細(xì)晶組織出現(xiàn)的區(qū)域大幅增大，并且等軸晶被細(xì)化。繼續(xù)增加復(fù)合變質(zhì)劑的量，含量從 0. 4%增加到0. 8%(圖3 -圖5)，樹(shù)枝晶基本消失，等軸晶大小更加細(xì)化，組織均勻。當(dāng)復(fù)合 變質(zhì)劑加入量為1. 〇%時(shí)（圖6)，合金組織中重新出現(xiàn)了樹(shù)枝晶組織，樹(shù)枝晶組織又開(kāi)始增 大。以上分析表明復(fù)合變質(zhì)劑對(duì)鋅鋁銅錳合金中的a相有較明顯的細(xì)化效果，并且復(fù)合變 質(zhì)劑的加入量在〇. 6-0. 8%時(shí)，鋅鋁銅錳合金鑄造組織細(xì)化效果最好。
[0008] 極少部分復(fù)合變質(zhì)劑元素固溶于合金基體中，復(fù)合變質(zhì)劑主要以復(fù)雜化合物的形 式存在于合金中。當(dāng)加入的復(fù)合變質(zhì)劑含量小于〇. 8%時(shí)，復(fù)雜化合物較小，在結(jié)晶過(guò)程中， 這種較高硬度和熱硬性的復(fù)雜化合物被推到枝晶或晶界處，抑制了枝晶的發(fā)展，對(duì)基體有 細(xì)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(guò)程中，初生a相析 出時(shí)，復(fù)雜化合物在a相前沿富集，阻止a相生長(zhǎng)。而且復(fù)雜化合物在a相前沿富集會(huì) 形成"成分過(guò)冷"，從而導(dǎo)致a枝晶在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生縮頸、熔斷。在復(fù)合變質(zhì)劑中的加入 量超過(guò)0.8%后，基體中又會(huì)出現(xiàn)少量樹(shù)枝晶。這主要是由于過(guò)多的加入復(fù)合變質(zhì)劑，會(huì)減 小復(fù)雜化合物的成分過(guò)冷作用。而且復(fù)雜化合物過(guò)多，容易聚集長(zhǎng)大，抑制晶界發(fā)展的質(zhì)點(diǎn) 減少。
[0009]
【具體實(shí)施方式】。 實(shí)施例
[0010] 以工業(yè)鋁錠AOO號(hào)、鋅錠0號(hào)、鋁銅中間合金、鋁錳中間合金、復(fù)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(jì)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(fù)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(yīng)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(fù)合變質(zhì)劑，待材料全部熔化后，升溫 至60(T650°C時(shí)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(jìn)行精煉，精煉時(shí)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(shí)準(zhǔn)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(zhǎng)250mm、寬40mm、高70mm的毛坯，根據(jù)加入 復(fù)合變質(zhì)劑的含量不同，澆鑄出六組復(fù)合變質(zhì)劑不同含量的鋅鋁銅錳合金毛坯，其復(fù)合變 質(zhì)劑加入量分別為〇%、〇. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1. 0%，然后加工成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試棒。室溫拉伸力 學(xué)性能測(cè)試在WE-10型液壓式拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。
[0011] 表1為鋅鋁銅錳合金的常溫力學(xué)性能：加入少量復(fù)合變質(zhì)劑，鋅鋁銅錳合金的常 溫力學(xué)性能均有改善；復(fù)合變質(zhì)劑的加入大幅度提高了合金的抗拉強(qiáng)度，在復(fù)合變質(zhì)劑加 入量為0. 6%-0. 8%時(shí)力學(xué)性能達(dá)到最大，之后隨著復(fù)合變質(zhì)劑含量的增加而降低。

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合變質(zhì)劑，其特征為：成分按重量百分比計(jì) 算，W12-16%、Mol2-16%、Zr 8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、V卜3%、 Ndl-3%、Prl-3%、余為鋁；所述變質(zhì)劑為塊狀灰白色合金，粒度范圍0. 5~40mm，熔點(diǎn)范圍 70(T100 (rC ;復(fù)合變質(zhì)劑加入量范圍為0. 2%-1. 0%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合變質(zhì)劑，成分可優(yōu)選 為：W14-15%、Mol4-15%、Zr 9-10%、Ni7-8%、Ti5-6%、Sr5-6%、La3-4%、Nb3-4%、V2-3%、Nd2-3%、 Prl-2%、余量為鋁。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合變質(zhì)劑，加入量?jī)?yōu)選范 圍為 0? 6%-0. 8%。
【專利摘要】一種提高鋅鋁銅錳合金力學(xué)性能的復(fù)合變質(zhì)劑，屬于鋅鋁合金制備技術(shù)領(lǐng)域，其特征為：成分按重量百分比計(jì)算，W12-16%、Mo12-16%、Zr8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、V1-3%、Nd1-3%、Pr1-3%、余為鋁。所述變質(zhì)劑為塊狀灰白色合金，粒度范圍0.5~40mm，熔點(diǎn)范圍700~1000℃。復(fù)合變質(zhì)劑加入量范圍為0.2%-1.0%。
【IPC分類】C22C1/06, C22C30/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105087989
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410198365
【發(fā)明人】李曉薇, 許亮, 許超, 趙羅根, 陸松華
【申請(qǐng)人】鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月13日