锌铝镁合金材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及合金材料，特别地，涉及一种锌铝镁合金材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、航空发动机叶片处于航空发动机温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，它的形状复杂，现有叶片经过精密铸造形成毛坯后，还需要经过高精度的机械冷加工才能满足设计要求。

2、现有的叶片基准确定方法主要包括机械夹紧法、浇注合金法和线切割法，这些方法都需要对叶片本身进行二次加工，加工过程繁琐并容易对叶片毛坯造成难以逆转的改动。而结合六点定位原理和低熔点合金浇注的方法再造加工基准(即根据六点定位原理确定叶片位置，并在其周围浇注一块形状规则的合金块作为叶片机加工基准)，并以此基准装夹定位设计适应叶片自动化加工的装置夹具，可以合并工序，大大缩短工艺流程和减少装夹次数，从而提高叶片的加工质量和效率。

3、上述加工基准在浇注过程中不能对叶片毛坯产生侵蚀，还需要在对叶片进行机加工时对其进行定位夹紧，所以对其硬度有较高的要求，以保证夹持的稳定性；叶片加工完后需要对其进行机械破碎，以取出叶片，故对其脆性也有较高的要求，然而现有的合金材料无法同时满足上述要求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种锌铝镁合金材料及其制备方法与应用，以解决现有合金材料无法兼具较高的硬度、较好的脆性，且在浇注过程中不会对叶片毛坯产生侵蚀的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种锌铝镁合金材料，包括如下质量百分含量的原料组分：

3、zn 95～96％；al 2～3％；mg 1～2％；变质剂0.1～0.2％；氯盐精炼剂0.2～0.3％，

4、其中，变质剂为al-ti-b变质剂；氯盐精炼剂中包括nacl、kcl，以及naf。

5、进一步地，所述al-ti-b变质剂中包含质量百分含量为4.5～5.5％的ti、0.8～1％的b，余量为al。

6、进一步地，所述氯盐精炼剂中包括质量百分含量为45～50％的nacl、45～50％的kcl，以及5～10％的naf。

7、进一步地，所述锌铝镁合金材料的维氏硬度为95～165hv；所述锌铝镁合金材料的三点弯曲载荷为1090～1670n。

8、根据本发明的另一方面，还提供了一种上述锌铝镁合金材料的制备方法，包括如下步骤：

9、(1)将锌锭加热至450～480℃，搅拌并保温10～20min；

10、(2)将铝锭加入，将加热温度升至680～700℃，搅拌并保温10～20min；

11、(3)将镁锭加入，将加热温度保持在680～700℃，搅拌并保温10～20min；

12、(4)将加热温度降至450～480℃，加入变质剂，搅拌并保温3～8min，再加入氯盐精炼剂，搅拌并保温3～8min，得到合金液；

13、(5)去除合金液表面的杂质层后将合金液浇注成型，得到锌铝镁合金材料。

14、进一步地，所述将锌锭加热至450～480℃之前，将容纳锌锭的容器在180～220℃的条件下预热并保温10～20min。

15、进一步地，所述合金液浇注成型之前还包括对模具进行预热，预热温度为180～300℃，保温时间为15～25min。

16、进一步地，所述对模具进行预热之前还包括搅拌合金液，以使气体从合金液中溢出。

17、进一步地，合金液浇注成型的浇注温度为450～500℃。

18、本发明的再一方面，还提供了一种上述锌铝镁合金材料在制备叶片加工基准中的应用，包括将由所述原料组分组成的合金液浇注至预先放置有叶片毛坯的模具中成型。

19、本发明具有以下有益效果：

20、本发明提供的锌铝镁合金材料的硬度达到95～165hv，将其作为叶片加工基准时可满足对夹持稳定性的要求，将所得锌铝镁合金材料经历三次重熔过后平均硬度仍保持在130hv以上，满足夹持稳定性要求，证明该合金材料可以重复回收利用。本发明提供的锌铝镁合金材料的三点弯曲载荷在1090n至1670n之间，将其作为叶片加工基准时当叶片加工完毕后，可机械击碎加工基准，使之脱离叶片。由锌铝镁合金材料的原料组分制成的合金液的浇注温度为450～500℃，在浇注过程中，合金液对叶片不存在侵蚀现象，满足生产要求。

21、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种锌铝镁合金材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的原料组分：

2.根据权利要求1所述的锌铝镁合金材料，其特征在于，所述al-ti-b变质剂中包含质量百分含量为4.5～5.5％的ti、0.8～1％的b，余量为al。

3.根据权利要求1所述的锌铝镁合金材料，其特征在于，所述氯盐精炼剂中包括质量百分含量为45～50％的nacl、45～50％的kcl，以及5～10％的naf。

4.根据权利要求1所述的锌铝镁合金材料，其特征在于，所述锌铝镁合金材料的维氏硬度为95～165hv；所述锌铝镁合金材料的三点弯曲载荷为1090～1670n。

5.一种如权利要求1～4中任一项所述的锌铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的锌铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述将锌锭加热至450～480℃之前，将容纳锌锭的容器在180～220℃的条件下预热并保温10～20min。

7.根据权利要求5所述的锌铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述合金液浇注成型之前还包括对模具进行预热，预热温度为180～300℃，保温时间为15～25min。

8.根据权利要求7所述的锌铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述对模具进行预热之前还包括搅拌合金液，以使气体从合金液中溢出。

9.根据权利要求5所述的锌铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，合金液浇注成型的浇注温度为450～500℃。

10.一种如权利要求1～4任一项所述的锌铝镁合金材料在制备叶片加工基准中的应用，其特征在于，包括将由所述原料组分组成的合金液浇注至预先放置有叶片毛坯的模具中成型。

技术总结
本发明公开了一种锌铝镁合金材料，包括如下质量百分含量的原料组分：Zn95～96％；Al 2～3％；Mg 1～2％；变质剂0.1～0.2％；氯盐精炼剂0.2～0.3％，其中，变质剂为Al‑Ti‑B变质剂；氯盐精炼剂中包括NaCl、KCl，以及NaF。本发明提供的锌铝镁合金材料的硬度达到95～165HV，将其作为叶片加工基准时可满足对夹持稳定性的要求；其三点弯曲载荷在1090N至1670N之间，将其作为叶片加工基准时当叶片加工完毕后，可机械击碎加工基准，使之脱离叶片；由其原料组分制成的合金液的浇注温度为450～500℃，在浇注过程中，合金液对叶片不存在侵蚀现象。

技术研发人员：张红丽,周惦武,覃事鹏,刘澳,廖爱红,卢美霖,尹准,闫小斌,雷玖芳
受保护的技术使用者：中国航发南方工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15