一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種AZ61-0.4Sb合金的處理工藝，特別涉及一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁是地殼中分布最為廣泛的一種有色金屬，自19世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，由于其具有一系列良好的綜合性能而被大量的使用，目前是使用量?jī)H次于鋼鐵的金屬。鋁是一種輕金屬，密度小(2.79/Cm3)，具有良好的強(qiáng)度和塑性，鋁合金具有較好的強(qiáng)度，超硬鋁合金的強(qiáng)度可達(dá)600Mpa，由于普通硬鋁合金的比鋼度遠(yuǎn)高于鋼，因此在機(jī)械制造中也得到廣泛的運(yùn)用。鋁還具有良好的導(dǎo)熱性，可用作各種散熱材料。它有良好的抗腐蝕性能和較好的塑性，適合于各種壓力加工。鋁的導(dǎo)電性也很高，僅次于銀和錳，居第三位，用于制造各種導(dǎo)線。鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。隨著科技的進(jìn)步和人民生活水平的提高。有些鋁合金已經(jīng)被淘汰，特別需要發(fā)展一批高強(qiáng)、高韌、高模、耐高溫、耐低溫、耐輻射、耐磨、耐蝕、耐疲勞、防火、防爆、易切割、易拋光、可表面處理、可焊接和超輕的新型鋁合金，就這樣鑄造鋁合金就這樣應(yīng)運(yùn)而生。鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為鋁錳合金，鋁硅合金，鋁鎂合金和鋁鋅合金。招合金中的合金元素主要有Mn、Mo、S1、Mg等。這些招合金一般仍具有密度小、耐蝕、導(dǎo)熱等性能，由于合金元素的加入，改變了其組織結(jié)構(gòu)及性能，使之適合于制作各種機(jī)器結(jié)構(gòu)零件。目前已知的鋁合金強(qiáng)化方法有固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化及變質(zhì)處理和冷變形強(qiáng)化，其中最常用的強(qiáng)化方法為固溶和時(shí)效。在固溶或時(shí)效過(guò)程中鋁合金會(huì)發(fā)生調(diào)幅分解轉(zhuǎn)變，獲得一些特殊的組織結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)材料的綜合機(jī)械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝，通過(guò)調(diào)整AZ61-0.4Sb合金的熱處理工藝獲得性能優(yōu)異的AZ61-0.4Sb合金。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝，采用井式電阻爐，石墨坩堝熔煉ZA35合金，熔鑄工藝:750°C熔化純Al、Al-Cu、Al-Mn和Al-Sb合金，熔化后在700°C加入純Zn，全部熔化后壓入純Mg，其中純Mg應(yīng)用鋁箔包裹以減少燒損，升溫至700°C，保持10 min，再加入六氯乙烷除氣、靜止、扒渣，澆注到預(yù)熱的模具中，所得合金的化學(xué)成分為 Zn-35Al-2Cu-0.8Mn-0.lMg_0.3Sb，將 AZ61-0.4Sb 合金分別在 340°C _360°C下保溫0.5 h-2h，然后取出水冷。
[0005]固溶處理最佳條件為:340°C，保溫Ih。
[0006]本發(fā)明的有益效果:對(duì)AZ61-0.4Sb合金進(jìn)行固溶處理，可以改善合金的組織與性能，提高合金的硬度。在340°C Xlh時(shí)，其主要組織為α-Al固溶體、η-Zn固溶體和少量細(xì)小的A13Sb析出相，產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，明顯提高了合金的硬度。在不過(guò)燒的條件下，隨著固溶溫度的提高，合金的硬度下降；隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，合金的硬度提聞。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為不同固溶處理ΑΖ61-0.4Sb合金的顯微組織；
圖2為固溶處理后合金的硬度。
【具體實(shí)施方式】
[0008]采用井式電阻爐，石墨坩堝熔煉ZA35合金，熔鑄工藝:750°C熔化純Al、Al_Cu、Al-Mn和Al-Sb合金，熔化后在70(TC加入純Zn，全部熔化后壓入純Mg (其中純Mg應(yīng)用鋁箔包裹以減少燒損)，升溫至700°C，保持10 min，再加入六氯乙烷除氣、靜止、扒渣，澆注到預(yù)熱的模具中。所得合金的化學(xué)成分為Zn-35Al-2Cu-0.8Mn-0.lMg_0.3Sb。合金熱處理在電阻爐中進(jìn)行。硬度測(cè)試在HB-3000型布氏硬度計(jì)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，載荷為62.5kg，鋼球直徑5mm，加載時(shí)間30s。截取的試樣經(jīng)粗磨、精磨后，在P-2型金相試樣拋光機(jī)上進(jìn)行粗拋和精拋。拋光后將表面處理干凈，進(jìn)行腐蝕。本試驗(yàn)所用腐蝕液成分為5g Cr03、
0.5g Na2S04和100ml H20,混合攪拌均勻,然后進(jìn)行腐蝕，最后用脫脂棉蘸無(wú)水酒精擦拭腐蝕后的試樣，并用電吹風(fēng)將其表面吹干，以備組織觀察，普通金相組織觀察在ISA-4圖像分析儀上進(jìn)行。能譜分析在EMP810Q型掃描電鏡上進(jìn)行。采用D/MAX-RB型X射線衍射儀對(duì)部分試樣進(jìn)行了物相分析。
[0009]為了消除AZ61_0.4Sb合金凝固時(shí)的成分偏析，將AZ61-0.4Sb合金分別在340°C、350°C、360°C下保溫 0.5 h、lh、1.5h 和 2h，然后取出水冷。
[0010]未經(jīng)固溶處理的AZ61-0.4Sb合金的鑄態(tài)組織由初生α -Α1樹枝晶和晶間η -Zn固溶體組織構(gòu)成，α-Al固溶體細(xì)小均勻的團(tuán)絮狀枝晶組織，且枝晶的生長(zhǎng)無(wú)方向性，α-ΑΙ固溶體和η -Zn固溶體基本分辨不出，出現(xiàn)了晶界共晶體組織。ε _CuZn5化合物分布在樹枝晶間較大的區(qū)域組織內(nèi)。經(jīng)過(guò)固溶處理后的AZ61-0.4Sb合金，由于晶間組織的溶解，原來(lái)的團(tuán)絮狀的α-Al樹枝晶互相連接，枝晶輪廓已經(jīng)變得模糊不清，α-ΑΙ固溶體的體積分?jǐn)?shù)大大增加，原來(lái)枝晶間的條塊狀共晶組織和ε -CuZn5相已完全分解和溶解，形成典型的α + n兩相組織，n相固溶體組織分布更加均勻，AZ61-0.4Sb合金的XRD分析結(jié)果可以說(shuō)明這一點(diǎn)。
[0011]AZ61-0.4Sb合金經(jīng)過(guò)340°C固溶工藝處理后，如圖1所示，合金組織由原來(lái)的團(tuán)絮狀變成較小的塊狀，通過(guò)圖2所示的微觀組織及能譜分析可知，隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，晶間共晶組織完全溶解，形成過(guò)飽和的富ΑΙ-α相和黑色富Zn-η相組織，并有少量灰色條塊狀ε相留存在晶界處。當(dāng)固溶2h時(shí)，α-Al固溶體有所長(zhǎng)大，同時(shí)出現(xiàn)試樣的氧化和元素的燒損，呈現(xiàn)出淬相球。綜合分析得出:經(jīng)過(guò)340°C X lh固溶處理后的AZ61-0.4Sb合金，所得的組織是最好的。
[0012]圖2為AZ61_0.4Sb合金經(jīng)過(guò)固溶處理后合金的力學(xué)性能曲線?？梢钥闯觯S著固溶溫度的增加，合金的硬度逐漸下降，經(jīng)過(guò)340°C固溶工藝處理的合金力學(xué)性能最好。從前面的組織分析可以知道，這是因?yàn)樵?40°C Xlh固溶處理所得的組織中，析出了大量與基體共格的二次A13Sb相粒子。這些次生A13Sb相質(zhì)點(diǎn)細(xì)小、均勻、彌散，且與基體的錯(cuò)配度小，能強(qiáng)烈釘扎亞晶界，阻礙亞晶的合并長(zhǎng)大，可以起到更強(qiáng)烈的細(xì)晶強(qiáng)化作用。隨著固溶溫度的升高，晶粒發(fā)生了長(zhǎng)大，析出第二相粒子數(shù)量增多所起的強(qiáng)化作用比晶粒長(zhǎng)大導(dǎo)致強(qiáng)度下降的程度要小，所以隨著固溶溫度的升高，試驗(yàn)合金的硬度出現(xiàn)了下降。
[0013]從圖2可以看出固溶時(shí)間對(duì)合金的硬度影響較大。隨固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，e-CuZn5能充分地溶入到基體中，隨后的快速冷卻(淬入水)過(guò)程中就能獲得過(guò)飽和程度較高的固溶體，從而提高時(shí)效時(shí)的強(qiáng)化效果，使合金的硬度提高。在固溶溫度一定的條件下，固溶時(shí)間達(dá)到某個(gè)值時(shí)，第二相就會(huì)充分溶入到基體并聚集，固溶時(shí)間再延長(zhǎng)時(shí)，變化將會(huì)很小。但固溶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)加重合金的氧化和元素的燒損，呈現(xiàn)淬球相和過(guò)燒三角晶界，導(dǎo)致合金硬度下降。從圖2中可以看出，固溶時(shí)間為Ih時(shí)左右時(shí)，硬度達(dá)到峰值，之后隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，合金的硬度逐漸下降。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝，其特征在于:采用井式電阻爐，石墨坩堝熔煉ZA35合金，熔鑄工藝:750°C熔化純Al、Al-Cu、Al-Mn和Al_Sb合金，熔化后在700°C加入純Zn，全部熔化后壓入純Mg，其中純Mg應(yīng)用鋁箔包裹以減少燒損，升溫至700°C，保持10 min，再加入六氯乙烷除氣、靜止、扒渣，澆注到預(yù)熱的模具中，所得合金的化學(xué)成分為Zn-35Al-2Cu-0.8Mn-0.lMg-0.3Sb,將 AZ61-0.4Sb 合金分別在 340°C _360°C下保溫 0.5h-2h，然后取出水冷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝，其特征在于:固溶處理最佳條件為:340°C，保溫lh。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種AZ61-0.4Sb合金的熱加工工藝，其特征在于：采用井式電阻爐，石墨坩堝熔煉ZA35合金，熔鑄工藝：750℃熔化純Al、A1-Cu、A1-Mn和A1-Sb合金，熔化后在700℃加入純Zn，全部熔化后壓入純Mg，其中純Mg應(yīng)用鋁箔包裹以減少燒損，升溫至700℃，保持10min，再加入六氯乙烷除氣、靜止、扒渣，澆注到預(yù)熱的模具中，所得合金的化學(xué)成分為Zn-35Al-2Cu-0.8Mn-0.1Mg-0.3Sb，將AZ61-0.4Sb合金分別在340℃-360℃下保溫0.5h-2h，然后取出水冷。固溶處理最佳條件為：340℃，保溫1h。
【IPC分類】C22C18/04, C22C1/03
【公開號(hào)】CN105316503
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410304609
【發(fā)明人】何小紅
【申請(qǐng)人】何小紅
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年6月30日