7wt.%Al合金组织结构，分别用0.5%加入量的Zn-30Al-5Zr和Zn-30Al_5Ti对Zn_27wt.%A1进行细化的结果分别示于图4和图5中。Zn-30Al-5Zr和Zn_30Al_5Ti分别采用申请号为201210531475.4和201110233039.4的专利文献所给方法制备，所得固体粒子特征如两文献所给，没有小孔或凹槽(以下实施例中的对比Zn-Al-Zr和Zn-Al-Ti中间合金制备方法和结构特征均同于此)。将图3、图4、图5与图2对比，三种中间合金都对Zn-27wt.%A1产生晶粒细化效果，而图3中初生α-Al的晶粒尺寸(平均为40 μπι左右)又明显小于图4 (平均70μπι以上)和图5 (平均为60 μ m以上)中初生α -Al的尺寸，且尺寸更加均匀。
[0023]实施例2
一种含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，锌、招、锆、钛四种元素质量百分含量组成为:Zn-16%Al-2Zr%-3%Ti ；
制备方法为:
1)据所制备Zn-16%Al-2%Zr-3%Ti中间合金的质量及其中Zn、Al、Zr和Ti元素的含量称取相应质量的Zn-6wt.%Ti合金，Al-1 1.lwt.%Zr合金和锌(纯度99.99%)；
2)将锌用感应电炉熔化至730-780°C，然后将Zn-6wt.%Ti合金，Al-11.lwt.%Zr合金共同加入锌熔体中，合金全部熔化后，保温700-750°C反应12min，得反应后的合金熔体；
3)将步骤2)反应后的合金熔体浇入模具中，合金熔体凝固后即得本实施例含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，即Zn-16%Al-2%Zr-3%Ti中间合金，其基体中含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子。
[0024]上述Zn-16%Al-2%Zr-3%Ti中间合金，其基体由锌和铝构成，锆、钛两种元素与铝、锌元素结合生成镶嵌于基体中的Zr1 JinAl3 χΖηχ(0〈η〈1, 0〈x〈3)化合物粒子，化合物粒子中间带有一个或多个小孔，或者粒子外围带有一个或几个凹槽。
[0025]将上述Zn-16%Al-2Zr%-3%Ti中间合金以0.5wt.%的加入量对Zn_27wt.%A1进行细化，所得Zn-27wt.%A1合金中初生α -Al的晶粒尺寸平均为45 μ m左右，优于图4和图5的结果。
[0026]实施例3
一种含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，锌、招、锆、钛四种元素质量百分含量组成为:Zn-40%Al-5Zr%-l%Ti ；
制备方法为:
1)据所制备Zn-40%Al-5%Zr-l%Ti中间合金的质量及其中Zn、Al、Zr和Ti元素的含量称取相应质量的Zn-6wt.%Ti合金，Al-1 1.lwt.%Zr合金和锌(纯度99.99%)；
2)将锌用感应电炉熔化至730-780°C，然后将Zn-6wt.%Ti合金和Al-11.lwt.%Zr合金共同加入锌熔体中，合金全部熔化后，保温700-750°C反应19min，得反应后的合金熔体；
3)将步骤2)反应后的合金熔体浇入模具中，合金熔体凝固后即得本实施例含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，即Zn-40%Al-5%Zr-l%Ti中间合金，其基体中含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子。
[0027]上述Zn-40%Al-5Zr%_l%Ti中间合金，其基体由锌和铝构成，锆、钛两种元素与铝，锌元素结合生成镶嵌于基体中的Zr1 JinAl3 χΖηχ(0〈η〈1, 0〈x〈3)化合物粒子，化合物粒子中间带有一个或多个小孔，或者粒子外围带有一个或几个凹槽。
[0028]将上述中间合金以0.5wt.%的加入量对Zn-27wt.%A1进行细化，所得Zn_27wt.%A1合金中初生α -Al的晶粒尺寸平均为40 μ m左右(图6)，分别用Zn-40%Al_6%Ti和Ζη-40%Α1-6% Zr对Zn_27wt.%A以0.5wt.%的加入量细化后的初生α -Al的平均晶粒尺寸为50 μπι以上。
[0029]实施例4
一种含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，锌、招、锆、钛四种元素质量百分含量组成为:Zn-35%Al-5.5Zr%_l.5%Ti中间合金；
制备方法为:
I)据所制备Zn-35%Al-5.5%Zr_l.5%Ti中间合金的质量及其中Zn、Al、Zr和Ti元素的含量称取相应质量的Zn-4wt.%Ti合金，Al-13.5wt.%Zr合金和锌(纯度99.99%)；2)将锌用感应电炉熔化至730-780°C，然后将Zn-4wt.%Ti合金和Al-13.5wt.%Zr合金共同加入锌熔体中，合金全部熔化后，保温700-750°C反应19min，得反应后的合金熔体；3 )将步骤2 )反应后的合金熔体浇入模具中，合金熔体凝固后即得本实施例含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，即Zn-35%Al-5.5%Zr_l.5%Ti中间合金，其基体中含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子。
[0030]上述Zn-35%Al-5.5Zr%_l.5%Ti中间合金，其基体由锌和铝构成，锆、钛两种元素与招、锌元素结合生成镶嵌于基体中的Zr1 JinAl3 χΖηχ(0〈η〈1, 0〈x〈3)化合物粒子，化合物粒子中间带有一个或多个小孔，或者粒子外围带有一个或几个凹槽。
[0031]将上述中间合金以0.5wt.%的加入量对Zn-27wt.%A1进行细化，所得Zn_27wt.%A1合金中初生α -Al的晶粒尺寸平均为30 μ m左右(图7)，分别用Zn_35%Al_7%Ti和Ζη-35%Α1-7% Zr对Zn_27wt.%A以0.5wt.%的加入量细化后的初生α -Al的平均晶粒尺寸为50 μπι以上。
【主权项】
1.一种含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金，其特征在于:由锌、铝、锆、钛四种元素组成，各元素的质量百分含量为:锆2-6%，钛1-3%，铝15-40%，其余为锌。2.根据权利要求1所述的锌-铝基中间合金，其特征在于:所述的锆、钛元素以Zr1 JinAl3 xZn』元化合物粒子形式镶嵌于基体中，其中0〈η〈1，0〈x〈3 ;所述的Zr1 JinAl3 xZnx四元化合物粒子上分布有一个或多个孔洞，或者粒子外表面上有一个或多个凹槽，或者同时含有孔洞和凹槽；所述的基体为锌-铝基体。3.根据权利要求2所述的锌-铝基中间合金，其特征在于:所述的Zr! JinAl3 ^旧元化合物粒子为多面体形状，外径尺寸为1-10 μ m。4.根据权利要求2所述的锌-铝基中间合金，其特征在于:所述的孔洞个数为1-2个，孔径0.3-1.8μπι ;凹槽个数为1-2个，凹槽宽0.3-3 μm、深0.3-3 μm。5.根据权利要求2所述的锌-铝基中间合金，其特征在于:所述的Zr! JinAl3 ^旧元化合物粒子为立方晶体结构。6.一种权利要求1锌-铝基中间合金的制备方法，其特征在于，步骤包括: O按锆、钛、铝和锌元素的配比取Zn-Ti合金、Al-Zr合金和锌； 2)将锌加入感应电炉熔化至730-780°C，然后加入Al-Zr合金和Zn-Ti合金，合金全部熔化后，保温700-750°C反应10-20min，得反应后的合金熔体； 3)将步骤2)反应后的合金熔体浇入模具中，合金熔体凝固后即得含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的，步骤I)中，锌的纯度^ 99.99wt.%。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的，步骤I)中，Zn-Ti合金成分为4-6wt.%的Ti，其余为Zn。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的，步骤I)中，Al-Zr合金成分为 9.6-13.5wt.% 的 Zr，其余为 Al。
【专利摘要】本发明公开一种含有带孔洞或凹槽的锆-钛-铝-锌四元化合物粒子的锌-铝基中间合金及其制备方法，合金由锌、铝、锆、钛四种元素组成，各元素的质量百分含量为：锆2-6%，钛1-3%，铝15-40%，其余为锌。锆、钛元素以Zr1-nTinAl3-xZnx四元化合物粒子形式镶嵌于基体中，粒子上分布有孔洞或凹槽，或者同时含有孔洞和凹槽。将中间合金加入到待细化的锌-铝合金中后释放出Zr1-nTinAl3-xZnx粒子，在凝固过程中起到初生α-Al晶粒的异质形核核心的作用，从而使初生α-Al晶粒得到细化，粒子所带有的孔洞或凹槽会大大降低表面自由能，更易使初生α-Al晶粒在其表面形成晶核，具有更高的晶粒细化效能。
【IPC分类】C22C30/06, C22C1/03, C22C18/04
【公开号】CN105132744
【申请号】CN201510630115
【发明人】王振卿, 任浩, 杨中喜
【申请人】济南大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月29日