一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锌铝合金制备技术领域，特指一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合 变质剂。
【背景技术】
[0002] 锌铝系列合金主要应用于代替部分黄铜、青铜制做的模具和耐磨零件，制作壳体 薄壁零件和阀门等。锌铝合金作为耐磨材料是其应用最多的一个方面，在重载、低速条件下 工作的各种耐磨零件，价格和使用寿命均优于常用的锡青铜。锌铝合金具有良好的强度、刚 度和硬度，以及耐磨、耐蚀、减振降噪性能和密度小、成本低等优点，已得到广泛应用。目前， 美国、加拿大等工业发达国家有较多应用成功的实例。根据铸造方法，性能和用途的不同可 分为压铸锌铝合金，模具锌铝合金，高强度锌铝合金和超塑性锌铝合金。
[0003] 锌铝合金中加入合金元素能改善锌铝合金的组织结构、力学性能。合金的硬度和 抗拉强度随着合金元素含量的增加而增加，同时合金的塑性也到达很好的效果。锌铝铜锰 合金目前是机械制造中一种常用的材料，为进一步提高其力学性能，本发明开发出一种能 提商力学性能的铜错铁媒猛合金。
【发明内容】
[0004] 本发明开发出一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂，其特征为：成分按 重量百分比计算，W12-16%、Mol2-16%、Zr8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、 Vl-3%、Ndl-3%、Prl-3%、余为铝。所述变质剂为块状灰白色合金，粒度范围0. 5~40mm，熔点 范围70(n〇00°C。复合变质剂加入量范围为0. 2%-1. 0%。
[0005] 上述用于锌铝铜锰合金的复合变质剂，成分可优选为：W14-15%、Mol4_15%、Zr 9-10%、Ni7-8%、Ti5-6%、Sr5-6%、La3-4%、Nb3-4%、V2-3%、Nd2-3%、Prl-2%、余量为铝。复合 变质剂加入量优选范围为〇. 6%-0. 8%。
[0006] 本发明变质剂辅以多种合金元素，避免单独使用一种变质元素时对材料综合性能 提高不明显的缺点，复合变质剂与锌铝铜锰合金中不同合金元素发生交互和变质作用，达 到净化合金液、去除杂质，细化晶粒、强化基体、使组织得到优化，性能明显改善，全面提高 材料力学性能。
[0007]
【附图说明】 图1未加复合变质剂后的光学显微金相组织 图2加入0.2%复合变质剂后的光学显微金相组织 图3加入0. 4%复合变质剂后的光学显微金相组织 图4加入0.6%复合变质剂后的光学显微金相组织 图5加入0. 8%复合变质剂后的光学显微金相组织 图6加入1.0%复合变质剂后的光学显微金相组织 图1-6所示的是加入不同含量的复合变质剂后，锌铝铜锰合金的光学显微金相组织 图。从1图中可以看出，没有加入复合变质剂，枝晶发达，并有二次分支。添加了 0.2%的复 合变质剂后（图2)，对合金的晶粒有明显细化作用，典型的粗大的树枝晶组织得以减少，等 轴细晶组织出现的区域大幅增大，并且等轴晶被细化。继续增加复合变质剂的量，含量从 0. 4%增加到0. 8%(图3 -图5)，树枝晶基本消失，等轴晶大小更加细化，组织均匀。当复合 变质剂加入量为1. 〇%时（图6)，合金组织中重新出现了树枝晶组织，树枝晶组织又开始增 大。以上分析表明复合变质剂对锌铝铜锰合金中的a相有较明显的细化效果，并且复合变 质剂的加入量在〇. 6-0. 8%时，锌铝铜锰合金铸造组织细化效果最好。
[0008] 极少部分复合变质剂元素固溶于合金基体中，复合变质剂主要以复杂化合物的形 式存在于合金中。当加入的复合变质剂含量小于〇. 8%时，复杂化合物较小，在结晶过程中， 这种较高硬度和热硬性的复杂化合物被推到枝晶或晶界处，抑制了枝晶的发展，对基体有 细化作用，而且能在高温下阻止基体和晶界的滑移。其次，合金在凝固过程中，初生a相析 出时，复杂化合物在a相前沿富集，阻止a相生长。而且复杂化合物在a相前沿富集会 形成"成分过冷"，从而导致a枝晶在生长过程中产生缩颈、熔断。在复合变质剂中的加入 量超过0.8%后，基体中又会出现少量树枝晶。这主要是由于过多的加入复合变质剂，会减 小复杂化合物的成分过冷作用。而且复杂化合物过多，容易聚集长大，抑制晶界发展的质点 减少。
[0009]
【具体实施方式】。 实施例
[0010] 以工业铝锭AOO号、锌锭0号、铝铜中间合金、铝锰中间合金、复合变质剂(其中 W12-16%、Mol2-16%、Zr8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、Vl-3%、Ndl-3%、 Prl-3%、余为铝)、纯镁为原料。成分按重量百分比计算，按A137-39%、Cu2-2. 5% (以含铜 50%的铝铜中间合金形式加入)、MnO. 2-0. 3%(以含Mn40%的铝锰中间合金形式加入）、复合 变质剂0-1. 0%、MgO. 014-0. 02%、余量是Zn的比例称重后在感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺 为：先加入铝锭、锌锭、铝铜中间合金、铝锰中间合金、复合变质剂，待材料全部熔化后，升温 至60(T650°C时保温6min-8min使各元素均匀化，为减少镁的烧损用钟罩将镁压入金属液 中，用含金属液〇. 2 %的脱水ZnCl2进行精炼，精炼时用钟罩将脱水ZnCl2压入金属液中，静 置8min-10min后扒渣除气，待温度为560°C-580°C时准备浇注。铸造工艺为：砂型铸造，底 板为金属型，将熔炼好的锌铝铜锰合金浇铸成长250mm、宽40mm、高70mm的毛坯，根据加入 复合变质剂的含量不同，浇铸出六组复合变质剂不同含量的锌铝铜锰合金毛坯，其复合变 质剂加入量分别为〇%、〇. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1. 0%，然后加工成国家标准试棒。室温拉伸力 学性能测试在WE-10型液压式拉伸实验机上进行。
[0011] 表1为锌铝铜锰合金的常温力学性能：加入少量复合变质剂，锌铝铜锰合金的常 温力学性能均有改善；复合变质剂的加入大幅度提高了合金的抗拉强度，在复合变质剂加 入量为0. 6%-0. 8%时力学性能达到最大，之后随着复合变质剂含量的增加而降低。
【主权项】
1. 一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂，其特征为：成分按重量百分比计 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%、余为铝；所述变质剂为块状灰白色合金，粒度范围0. 5~40mm，熔点范围 70(T100 (rC ;复合变质剂加入量范围为0. 2%-1. 0%。2. 根据权利要求1所述一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂，成分可优选 为：W14-15%、Mol4-15%、Zr 9-10%、Ni7-8%、Ti5-6%、Sr5-6%、La3-4%、Nb3-4%、V2-3%、Nd2-3%、 Prl-2%、余量为铝。3. 根据权利要求1所述一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂，加入量优选范 围为 0? 6%-0. 8%。
【专利摘要】一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂，属于锌铝合金制备技术领域，其特征为：成分按重量百分比计算，W12-16%、Mo12-16%、Zr8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、V1-3%、Nd1-3%、Pr1-3%、余为铝。所述变质剂为块状灰白色合金，粒度范围0.5~40mm，熔点范围700~1000℃。复合变质剂加入量范围为0.2%-1.0%。
【IPC分类】C22C1/06, C22C30/00
【公开号】CN105087989
【申请号】CN201410198365
【发明人】李晓薇, 许亮, 许超, 赵罗根, 陆松华
【申请人】镇江忆诺唯记忆合金有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月13日