一种显著提高力学性能的新型锌铝合金的制作方法
【专利摘要】本发明开发出一种显著提高力学性能的新型锌铝合金，属于锌铝合金制备【技术领域】，其特征为：以成分为Al26-28wtwt%、Cu2.2-2.8wt%、Si1.0-1.5wt%、TiNi合金（0.2-1.2wt%）、纯Mg0.01-0.02wt%、余量是Zn的比例称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：加入铝锭、铝铜中间合金、铝硅中间合金、镍钛中间合金、锌锭，待温度为560℃-580℃时进行浇注。铸造工艺为：采用普通金属型铸造方法，以及对铸型施加整体振动。浇铸成尺寸为Φ50mm、长400mm的试棒，然后加工成国家标准试棒进行力学性能测试，再通过线切割在毛坯上取样加工出热疲劳试样进行热疲劳试验。
【专利说明】一种显著提高力学性能的新型锌铝合金
【技术领域】
[0001] 本发明属于锌铝合金制备【技术领域】，特指一种显著提高力学性能的新型锌铝合 金。
【背景技术】
[0002] 锌铝合金以其优良的力学性能、机加工性能、耐磨损、低能耗、无污染等特点在工 程上获得了广泛的应用。我国锌铝资源丰富，储量居世界前列，用其代替黄铜、锡青铜、铝青 铜用于结构件、耐磨件、塑料及橡胶模具等，具有很强的市场竞争力。但是，锌铝合金也有塑 韧性差、组织成分不均匀，尺寸稳定性低、工作温度低等缺点，多年来人们为克服这些缺点 以便扩大其应用范围进行了不懈的努力。
[0003] 20世纪初，为了替代价格昂贵的锡和铅合金，人们第一次研制出锌基合金 (6wt%Sn, 5wt%Cu, 0. 05wt%Al)用于制造印刷铅字。但是，早期的锌合金存在比较严重的 晶间腐蚀和老化问题，致使在使用过程中强度下降出现变形，零件变脆，严重的甚至完全损 坏。随着研究的深入及科学技术的进步，人们发现在锌合金中加入微量的镁，并严格控制杂 质含量(铅、锡、镉)，可以改善合金的老化现象。在20世纪30年代，美国新泽西锌合金公司 研制了 Zamarkl、3、5三种锌铝压铸合金。基于世界性能源危机日益严重，铜、锡资源的日渐 减少以及环境保护的要求，人们对锌基合金产品产生了极大的兴趣。德国早在二次世界大 战结束前夕就成功地用锌合金代替铜合金做轴承。20世纪60年代初ILZROC国际铅锌研究 组织）开发了 ZA12合金，70年代末加拿大Noranda矿山研究中心的魁北克研究中心与美国 的Eastern合金公司合作，开始新型锌铝合金的研究开发，目标是开发出一种可用于砂型 铸造的高强度高靭性锌合金和一种可用于金属型重力铸造的高强度高钿性锌合金 [15]。这 最终导致了 ZA27合金和ZA8合金的诞生，这两种合金和ZA12合金一起构成了锌铝合金系 列。
[0004] 本发明开发出一种显著提高力学性能的新型锌铝合金。
【发明内容】
[0005] 本发明开发出一种显著提高力学性能的新型锌铝合金，其特征为：以工业铝 锭A00号、锌锭0号、电解铜、结晶硅、TiNi合金、纯镁为原料。成分为A126-28wt%、 Cu2. 2-2. 8wt% (以含铜50wt%的铝铜中间合金形式加入)、Sil. 0-1. 5wt% (以含硅28wt% 的铝硅中间合金形式加入)、TiNi合金（以含钛45wt%、镍55wt%的合金形式加入)、纯 MgO. 01-0. 02wt%、余量是Zn的比例称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：加入 错键、银铜中间合金、错硅中间合金、镍钛中间合金、锌键，升溢至60(T650°C时保温6min-8 min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0. 2 wt%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? -580°C时进行浇注。铸造工艺为：采用普通金属型铸造方法，以及对铸 型整体施加振动。振动装置采用机械激振(频率50Hz,振幅15-30mm)装置。将金属型铸型 放在振动台上，边振动边浇铸，将熔炼好的锌铝合金溶液浇铸成棒状试样毛坯，浇铸成尺寸 为Φ50ηιηι，长400mm。根据TiNi合金加入量的不同，浇铸出七组锌铝合金毛坯，其加入量分 别为 0wt%、0· 2wt%、〇. 4wt%、0. 6wt%、0. 8wt%、l. 0wt%、l. 2wt%，然后加工成国家标准试棒。室 温拉伸力学性能测试分别在WE-10型液压式拉伸实验机和HB-3000型布氏硬度试验机上进 行。表1为七组锌铝合金力学性能实验结果，从中可以得知：（1)加入TiNi合金后，锌铝合 金的力学性能均有改善，其中伸长率有较大幅度的提高。（2)当TiNi合金添加量为0· 6wt% 时，锌铝合金的力学性能达到最优。（3)加入过量的TiNi合金会恶化锌铝合金的力学性能。 表2为振动与加入镍钛合金共同作用对锌铝合金力学性能的影响，从中可以得知：与单一 加入TiN合金比较，在二者的共同作用下，锌铝合金的力学性能得到进一步提高。
[0006]表1不同的Ti-Ni含量对锌铝合金力
【权利要求】
1. 一种显著提高力学性能的新型锌铝合金，其特征为：以工业铝锭A00号、锌锭0号、 电解铜、结晶硅、TiNi合金、纯镁为原料；成分为A126-28wt%、Cu2. 2-2. 8wt%以含铜50wt% 的铝铜中间合金形式加入、Sil. 0-1. 5wt%以含硅28wt%的铝硅中间合金形式加入、TiNi合 金以含钛45wt%、镍55wt%的合金形式加入、纯MgO. 01-0. 02wt%、余量是Zn的比例称重后 在中频感应熔炼炉中熔炼；熔炼工艺为：加入铝锭、铝铜中间合金、铝硅中间合金、镍钛中 间合金、锌锭，升温至60(T650°C时保温6min-8 min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 wt %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时进行浇注； 铸造工艺为：采用普通金属型铸造方法，以及对铸型整体施加振动，振动装置采用机械激振 (频率50Hz，振幅15-30mm)装置；将金属型铸型放在振动台上，边振动边浇铸，将熔炼好的 锌铝合金溶液浇铸成棒状试样毛坯，浇铸成尺寸为Φ 50mm，长400mm ;根据TiNi合金加入量 的不同，浇铸出七组锌铝合金毛坯，其加入量分别为〇wt%、0. 2wt%、0. 4wt%、0. 6wt%、0. 8wt%、 1. Owt%、1. 2wt%，然后加工成国家标准试棒；室温拉伸力学性能测试分别在WE-10型液压式 拉伸实验机和HB-3000型布氏硬度试验机上进行。
2. 根据权利要求1所述一种显著提高力学性能的新型锌铝合金，加入0.6 wt % TiNi 合金后，锌铝合金抗拉强度为441. 5MPa，伸长率达到5. 5%，硬度为132HB。
3. 根据权利要求1所述一种显著提高力学性能的新型锌铝合金，在振动处理和加入 0. 6wt%TiNi合金共同作用后，锌铝合金抗拉强度为452. 5MPa，伸长率达到6. 1%，硬度为 141HB。
【文档编号】C22C1/03GK104232997SQ201310228070
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】董兴盛, 司松海, 刘光磊, 李晓薇, 杨嵩 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司