專利名稱：一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金及其熔煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋅合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金及其熔煉方法。
背景技術(shù)：
目前在制作耐磨鑄件例如渦輪、螺母、軸瓦、軸套、導(dǎo)軌、滑塊等時，使用的耐磨合金材料主要為巴氏合金、青銅合金和黃銅合金。巴氏合金的價格較貴，因此制得的耐磨鑄件的生產(chǎn)成本較高。青銅合金和黃銅合金也存在價格較高的問題，另外，由于青銅合金和黃銅合金中銅含量高，因此制得的耐磨鑄件不僅重量大，而且也消耗了大量有限的銅資源。為了找到一種能替代巴氏合金、青銅合金或黃銅合金的耐磨合金材料，人們進(jìn)行了大量的研究。 目前已經(jīng)有采用鋅鋁合金如ZA27生產(chǎn)襯瓦、渦輪等耐磨鑄件，但在使用中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)易損壞、壽命低的問題，耐磨性、抗拉強(qiáng)度、硬度等性能不能滿足使用要求，并且密度也較大。研制出一種性能優(yōu)良的耐磨合金材料，仍然是目前一個重大的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金。本發(fā)明的目的還在于提供一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的熔煉方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金，由以下重量百分含量的組分組成36 45%的鋁、3. 5 5%的銅、0. 04 0. 08%的硼、 0. 01 0. 25%的稀有金屬，余量的鋅。進(jìn)一步的，所述稀有金屬選自鎂、鈦和鋯中的一種或幾種?！N高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的熔煉方法，包括以下步驟在坩堝內(nèi)加入純鋁、 鋁銅中間合金和鋁硼中間合金，加熱至700 750°C，待鋁銅中間合金和鋁硼中間合金熔化后再向所述坩堝中加入純鋅，溫度保持700 750°C，待鋅熔化后，向所述坩堝中加入鋅除氣清渣劑，然后再向所述坩堝中加入稀有金屬進(jìn)行變質(zhì)處理，溫度保持700 750°C，待稀有金屬完全熔化后，停止加熱，所得合金熔液靜置至熔液溫度降至580 600°C時，進(jìn)行澆注，得到高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金采用稀有金屬進(jìn)行變質(zhì)處理，大大提高了鋅基合金的耐磨性、抗拉強(qiáng)度，布氏硬度和伸縮率也顯著提高。其中抗拉強(qiáng)度可達(dá)450N/ mm2，布氏硬度大于110N/mm2，伸縮率為6 12%。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金可以代替價格較貴的巴氏合金、青銅合金、黃銅合金，用于制作蝸輪、螺母、軸瓦、軸套、導(dǎo)軌、滑塊等耐磨鑄件。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的密度較小，只有約4. 8 4. 9g/cm3，采用本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金制作耐磨鑄件能大大節(jié)約材料， 使制作同一部件的成本降低約40 50%，市場前景廣闊。變質(zhì)處理是指在通常合金熔煉中，除加入常規(guī)成分之外，另外加入少量的元素例如本發(fā)明中采用的稀有金屬，使合金的凝固過程有所改變，達(dá)到改善合金性能的目的。變質(zhì)處理的作用原理是由于加入了變質(zhì)劑如本發(fā)明中采用的稀有金屬，形成了較多的外來核心，使晶粒細(xì)化或改變結(jié)晶形態(tài)，從而改善力學(xué)性能。
具體實施例方式實施例1本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金由以下重量百分含量的組分組成 36 %的鋁、5 %的銅、0. 08 %的硼、0. 01 %的鎂，余量的鋅。本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的熔煉方法，包括以下步驟在坩堝內(nèi)加入純鋁、鋁銅中間合金和鋁硼中間合金，加熱至750°C，待鋁銅中間合金和鋁硼中間合金熔化后再向坩堝中加入純鋅，溫度保持750°C，待鋅熔化后，向坩堝中加入鋅除氣清渣劑， 鋅除氣清渣劑的重量為純鋅重量的0. 2%，然后再向坩堝中加入鎂進(jìn)行變質(zhì)處理，加入鎂時要用壓罩將鎂壓至合金熔液的下部并攪動，變質(zhì)處理溫度保持750°C，待鎂完全熔化后，停止加熱，所得合金熔液靜置至熔液溫度降至600°C時，進(jìn)行澆注，得到高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金ο本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的抗拉強(qiáng)度為452N/mm2，布氏硬度 117N/mm2，伸縮率為 10%，密度 4. 9g/cm3。實施例2本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金由以下重量百分含量的組分組成 45%的鋁、3. 5%的銅、0. 04%的硼、0. 10%的鎂、0. 10%的鈦，余量的鋅。本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的熔煉方法，包括以下步驟在坩堝內(nèi)加入純鋁、鋁銅中間合金和鋁硼中間合金，加熱至700°C，待鋁銅中間合金和鋁硼中間合金熔化后再向坩堝中加入純鋅，溫度保持700°C，待鋅熔化后，向坩堝中加入鋅除氣清渣劑， 鋅除氣清渣劑的重量為純鋅重量的0. 2%，然后再向坩堝中加入鎂和鈦進(jìn)行變質(zhì)處理，加入鎂和鈦時要用壓罩將其壓至合金熔液的下部并攪動，變質(zhì)處理溫度保持700°C，待鎂、鈦完全熔化后，停止加熱，所得合金熔液靜置至熔液溫度降至580°C時，進(jìn)行澆注，得到高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金。本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的抗拉強(qiáng)度為451N/mm2，布氏硬度 115N/mm2，伸縮率為 12%，密度 4. 8g/cm3。實施例3本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金由以下重量百分含量的組分組成 40 %的鋁、4. 5 %的銅、0. 07 %的硼、0. 10 %的鎂、0. 10 %的鈦、0. 05 %的鋯，余量的鋅。本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的熔煉方法，包括以下步驟在坩堝內(nèi)加入純鋁、鋁銅中間合金和鋁硼中間合金，加熱至700°C，待鋁銅中間合金和鋁硼中間合金熔化后再向坩堝中加入純鋅，溫度保持700°C，待鋅熔化后，向坩堝中加入鋅除氣清渣劑， 鋅除氣清渣劑的重量為純鋅重量的0. 2%，然后再向坩堝中加入鎂、鈦、鋯進(jìn)行變質(zhì)處理，加入鎂、鈦、鋯時要用壓罩將其壓至合金熔液的下部并攪動，變質(zhì)處理溫度保持700°C，待鎂、 鈦、鋯完全熔化后，停止加熱，所得合金熔液靜置至熔液溫度降至580°C時，進(jìn)行澆注，得到高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金。本實施例提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的抗拉強(qiáng)度為455N/mm2，布氏硬度112N/mm2，伸縮率為 11%，密度 4. 9g/cm3。 實施例1-3中用到的鋁銅中間合金和鋁硼中間合金均為市售商品。所用的鋅除氣清渣劑由成都居里科技有限公司生產(chǎn)銷售。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金，其特征在于，由以下重量百分含量的組分組成 36 45%的鋁、3. 5 5%的銅、0. 04 0. 08%的硼、0. 01 0. 25%的稀有金屬，余量的鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金，其特征在于，所述稀有金屬選自鎂、鈦和鋯中的一種或幾種。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的熔煉方法，其特征在于，包括以下步驟在坩堝內(nèi)加入純鋁、鋁銅中間合金和鋁硼中間合金，加熱至700 750°C，待鋁銅中間合金和鋁硼中間合金熔化后再向所述坩堝中加入純鋅，溫度保持700 750°C，待鋅熔化后，向所述坩堝中加入鋅除氣清渣劑，然后再向所述坩堝中加入稀有金屬進(jìn)行變質(zhì)處理，溫度保持700 750°C，待稀有金屬完全熔化后，停止加熱，所得合金熔液靜置至熔液溫度降至580 600°C時，進(jìn)行澆注，得到高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金，由以下重量百分含量的組分組成36～45％的鋁、3.5～5％的銅、0.04～0.08％的硼、0.01～0.25％的稀有金屬，余量的鋅。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金可以代替價格較貴的巴氏合金、青銅合金、黃銅合金，用于制作蝸輪、螺母、軸瓦、軸套、導(dǎo)軌、滑塊等耐磨鑄件。本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金的密度較小，只有約4.8～4.9g/cm3，采用本發(fā)明提供的高強(qiáng)度高韌性耐磨鋅基合金制作耐磨鑄件能大大節(jié)約材料，使制作同一部件的成本降低約40～50％，市場前景廣闊。
文檔編號C22C1/03GK102560196SQ20121003186
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者劉延明, 楊志強(qiáng), 王德義 申請人:鄭州市大象減速機(jī)廠