專利名稱：含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金，特別是一種含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金制備工藝。
背景技術(shù)：
鋅鋁系鑄造合金是近20多年來得到迅速發(fā)展的一種新型工程材料。以其良好的機械性能、鑄造性能和加工性能、低廉的成本、比重小、熔鑄工藝簡單、對成形工藝適應(yīng)性廣等優(yōu)點在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，成為一系列銅基合金的優(yōu)良代用品，擁有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。我國銅短缺而昂貴，鋅則富有而價廉，在我國發(fā)展鋅合金意義尤為重大。然而，傳統(tǒng)的高強度鋅基合金存在摩擦系數(shù)偏高、耐磨性不夠理想、使用溫度低的缺點，對于許多受高沖擊負(fù)荷的工況場合，目前通用的鋅基合金〔ZA8，ZA12，ZA27等)的塑韌性尚嫌不足，大大限制了鋅合金代銅合金的應(yīng)用范圍。因此，提高其塑韌性能，成為發(fā)展鋅合金和擴大應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述缺點，提供一種高韌性、高硬度，耐磨性好，并且在延展率和韌性方面都比較好的含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金及其制備工藝。采用復(fù)合孕育變質(zhì)處理和半固態(tài)鑄造技術(shù)提高鋅鋁合金性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過以下復(fù)合孕育變質(zhì)劑化學(xué)成分的設(shè)計和技術(shù)來實現(xiàn): 本發(fā)明所提供的高韌性高強度耐磨鋅合金由基體合金與復(fù)合孕育變質(zhì)劑和精煉劑所組成，其配比為:ZA8或ZA12或ZA27鋅基合金98.0 99.0 %，復(fù)合變質(zhì)劑0.5 1.5%,ZnCl2精煉劑0.4 0.5%;其復(fù)合變質(zhì)劑成分的重量百分點比為:La5 10%，Ce5 10%, Y5 10%，Til5 35%，B15 20%，K2ZrF6IO 15%。本發(fā)明所提供的含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金及其制備工藝，其制造工藝步驟是:1、材料為工業(yè)鋅錠、工業(yè)鋁錠、工業(yè)鎂錠和銅，按照ZA8或ZA12或ZA27鋅基合金成分在石墨坩堝電阻爐或中頻感應(yīng)熔化爐石墨坩堝進(jìn)行熔化，在580 650°C將鋅基合金全部熔化后，加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置；2、加入0.5 1.5%的復(fù)合變質(zhì)劑，用鐘罩壓至坩堝底部熔化；3、待全部熔化后再次加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置，扒渣除氣； 4、將熔化的鋅合金在溫度為580 650 °C的半固態(tài)過共晶中，通過機械攪拌的方式來實現(xiàn)鋅基合金相的破碎，則對半固態(tài)的過共晶鋅基合金進(jìn)行機械破碎，攪拌速度為300 800rpm，攪拌時間40 60秒，使其成分均勻化。5、將經(jīng)過機械攪拌后的半固態(tài)鋅基合金倒入預(yù)熱的模具中進(jìn)行壓力鑄造成型或直接澆鑄到砂型或金屬型中鑄造成鋅基合金錠或鋅基合金零部件。
采用本發(fā)明方法制得的尺度為10 50 μ m的硅均勻分布在鋅基合金組織中，其具體工藝參數(shù)的選擇，如過共晶鋅基合金加熱至半固態(tài)區(qū)域的溫度在580 650°C之間的選擇取決于對制備效率的要求，若要提高生產(chǎn)效率，半固態(tài)區(qū)域的溫度可以偏上線，這樣機械攪拌的時間可以適當(dāng)縮短。本發(fā)明的效果在于彌散的微米級硅相在鋅鋁合金中均勻分布。本發(fā)明主要特征在于利用半固態(tài)法來實現(xiàn)含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅基合金。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明的含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金具有較高的力學(xué)性能，在鑄態(tài)下的力學(xué)性能，σ b450MPa，δ 5 ^ 10.5%, HB ^ 139，由于彌散的微米級高體積分?jǐn)?shù)硅相在鋅鋁合金中均勻分布，從而大幅度的提高了耐磨性能，提高了鋅基合金材料使用壽命。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。實施例一一種高韌性高強度耐磨鋅合金制備工藝，該合金成份為:ΖΑ27鋅基合金98.5，復(fù)合變質(zhì)劑1.0%，ZnCl2精煉劑0.5% ;其復(fù)合變質(zhì)劑成分的重量百分點比為:La5 10%，Ce5 10%，Y5 10%、Til5 35%、B15 20%，K2ZrF6IO 15%。其制備方法，包括以下過程:1、材料為工業(yè)鋅錠、工業(yè)鋁錠、工業(yè)鎂錠和銅，按照ZA27鋅基合金成分在石墨坩堝電阻爐中進(jìn)行熔化，在600 630°C將鋅基合金全部熔化后，加入0.25% ZnCl2精煉劑精煉；2、加入1.0%的復(fù)合變質(zhì)劑，用鐘罩壓至坩堝底部熔化；3、待全部熔化后再次加入0.25% ZnCl2精煉劑精煉，靜置，扒渣除氣；4、將熔化的鋅合金在溫度為580 650°C的半固態(tài)過共晶中，通過機械攪拌的方式來實現(xiàn)鋅基合金相的破碎，則對半固態(tài)的過共晶鋅基合金進(jìn)行機械破碎，攪拌速度為300 800rpm，攪拌時間40 60秒，使其成分均勻化。5、將經(jīng)過機械攪拌后的半固態(tài)鋅基合金倒入預(yù)熱的模具中進(jìn)行壓力鑄造成型或直接澆鑄到砂型或金屬型中鑄造成鋅基合金錠或鋅基合金零部件。實施例二一種高韌性高強度耐磨鋅合金制備工藝，該合金成份為:ZA12鋅基合金98.8，復(fù)合變質(zhì)劑0.8%，ZnCl2精煉劑0.4% ;其復(fù)合變質(zhì)劑成分的重量百分點比為:La5 10%，Ce5 10%，Y5 10%、，Τ 15 35%、B15 20%，K2ZrF6IO 15%。其制備方法，包括以下過程:1、材料為工業(yè)鋅錠、工業(yè)鋁錠、工業(yè)鎂錠和銅，按照ZA12鋅基合金成分在石墨坩堝電阻爐中進(jìn)行熔化，在600 630°C將鋅基合金全部熔化后，加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置；2、加入0.8%的復(fù)合變質(zhì)劑，用鐘罩壓至坩堝底部熔化；

3、待全部熔化后再次加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置，扒渣除氣；
4、將熔化的鋅合金在溫度為580 650°C的半固態(tài)過共晶中，通過機械攪拌的方式來實現(xiàn)鋅基合金相的破碎，則對半固態(tài)的過共晶鋅基合金進(jìn)行機械破碎，攪拌速度為400 750rpm，攪拌時間50 60秒，使其成分均勻化。5、將經(jīng)過機械攪拌后的半固態(tài)鋅基合金倒入預(yù)熱的模具中進(jìn)行壓力鑄造成型或直接澆鑄到砂型或金屬型中鑄造成鋅基合金錠或鋅基合金零部件。實施例三一種高韌性高強度耐磨鋅合金制備工藝，該合金成份為:ZA8鋅基合金99.0,復(fù)合變質(zhì)劑0.6%, ZnCl2精煉劑0.4% ;其復(fù)合變質(zhì)劑成分的重量百分點比為:La5 10%，Ce5 10%，Y5 10%、，Τ 15 35%、B15 20%，K2ZrF6IO 15%。 其制備方法，包括以下過程:1、材料為工業(yè)鋅錠、工業(yè)鋁錠、工業(yè)鎂錠和銅，按照ZA8鋅基合金成分在石墨坩堝電阻爐中進(jìn)行熔化，在600 630°C將鋅基合金全部熔化后，加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，
靜置;2、加入0.6%的復(fù)合變質(zhì)劑，用鐘罩壓至坩堝底部熔化；3、待全部熔化后再次加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置，扒渣除氣； 4、將熔化的鋅合金在溫度為580 650 °C的半固態(tài)過共晶中，通過機械攪拌的方式來實現(xiàn)鋅基合金相的破碎，則對半固態(tài)的過共晶鋅基合金進(jìn)行機械破碎，攪拌速度為450 650rpm,攬拌時間40 50秒，使其成分均勻化。5、將經(jīng)過機械攪拌后的半固態(tài)鋅基合金倒入預(yù)熱的模具中進(jìn)行壓力鑄造成型或直接澆鑄到砂型或金屬型中鑄造成鋅基合金錠或鋅基合金零部件。
權(quán)利要求
1.一種含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金及其制備工藝，其特征在于:所述的含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金由基體合金與復(fù)合孕育變質(zhì)劑和精煉劑所組成，其配比為:ZA8或ZA12或ZA27鋅基合金98.0 99.0 %,復(fù)合變質(zhì)劑0.5 1.5 %，ZnCl2精煉劑0.4 0.5 %;其復(fù)合變質(zhì)劑成分的重量百分點比為:La5 10%，Ce5 10%，Y5 10%，Ti 15 35%，B15 20%，K2ZrF6IO 15%。
本發(fā)明所提供的含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金及其制備工藝，其制造工藝步驟是: 1)材料為工業(yè)鋅錠、工業(yè)鋁錠、工業(yè)鎂錠和銅，按照ZA8或ZA12或ZA27鋅基合金成分在石墨坩堝電阻爐或中頻感應(yīng)熔化爐石墨坩堝進(jìn)行熔化，在580 650°C將鋅基合金全部熔化后，加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置； 2)加入0.5 1.5%的復(fù)合變質(zhì)劑，用鐘罩壓至坩堝底部熔化； 3)待全部熔化后再次加入0.2% ZnCl2精煉劑精煉，靜置，扒渣除氣； 4)將熔化的鋅合金在溫度為580 650°C的半固態(tài)過共晶中，通過機械攪拌的方式來實現(xiàn)鋅基合金相的破碎，則對半固態(tài)的過共晶鋅基合金進(jìn)行機械破碎，攪拌速度為300 800rpm,攪拌時間40 60秒，使其成分均勻化； 5)將經(jīng)過機械攪拌后的半固態(tài)鋅基合金倒入預(yù)熱的模具中進(jìn)行壓力鑄造成型或直接澆鑄到砂型或金屬型中 鑄造成鋅基合金錠或鋅基合金零部件。
全文摘要
本發(fā)明為一種含有細(xì)晶粒的高韌性耐磨鋅合金及其制備工藝，其特征在于所述的高韌性耐磨鋅合金由基體合金與復(fù)合孕育變質(zhì)劑和精煉劑所組成，其配比為ZA8或ZA12或ZA27鋅基合金98.0～99.0％，復(fù)合變質(zhì)劑0.5～1.5％，ZnCl2精煉劑0.4～0.5％；其復(fù)合變質(zhì)劑成分的重量百分點比為La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％，Ti15～35％，B15～20％，K2ZrF610～15％。其制造工藝流程為采用石墨坩堝電阻爐或中頻感應(yīng)爐進(jìn)行熔化后，加入精煉劑精煉和復(fù)合變質(zhì)劑變質(zhì)處理，通過機械攪拌制備成尺度為10～50μm的細(xì)晶粒硅相均勻彌散的分布在鋅基合金組織中。本發(fā)明的高韌性耐磨鋅合金在鑄態(tài)下的力學(xué)性能σb450MPa，δ5≥10.5％，HB≥139。
文檔編號C22C1/06GK103243236SQ20131014488
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者張瑩, 丁剛, 丁家偉, 耿德英, 謝宗翰, 郭洪才, 印杰, 孫健, 唐華平 申請人:江蘇新亞特鋼鍛造有限公司