[发明专利]锌铝基耐温耐磨减摩合金材料及制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种稀土变质的锌铝基耐温耐磨减摩合金 材料及其制备方法。

二、技术背景

目前金属材料领域中，以锌铝合金作为耐磨材料受到了普遍重视。

200610038825.8号申请涉及一种锌铝碲基硅相增强耐磨合金材料及其制备 方法。该合金材料以锌铝合金为基体，并含有硅、碲或镧，开花状硅相均匀分布 在锌铝合金基体上，该形状硅相是在合金液体中自生形成的，硅相的微观形态为 团状开裂多晶体，该合金材料的化学成分的重量百分含量：铝为40-50％，碲或 镧为0.02-0.05％，硅为1.0-3.0％，其余为锌。以上发明中因硅含量少，耐磨 性能及耐热性提高受到限制。

CN2008100326801.X公开了一种耐温耐磨减摩锌铝合金，其各成份的重量百 分比为Al 25-40％；Cu 1-5％；Si 1-10％；余量为Zn。它利用喷射成形和 多道次累积变形热挤压法来实现普通铸造无法达到的硅颗粒的细小均匀分布，从 而得到优良耐磨性能的Zn-Al-Cu-Si合金。这种材料中的含硅量增大。但是 由于喷射成形方法的效率低，后续需要挤压加工，工艺要求严格，成本高，另外 受到产品形状的限制。

三、发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种铝基耐温耐磨减摩合金材 料，大大提高了合金的耐温耐磨减摩作用。

本发明的另一目的是提供上述铝基耐温耐磨减摩合金材料的制备方法，该方 法工艺简便，生产成本低，便于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种锌铝基耐温耐磨减摩合金材料，该合金材料以锌铝合金为基体，在锌铝 合金基体上均匀分布着细小的化合物复合体，该合金材料各成分的重量百分含 量：Al为26％～39％，Sn为5.1％～9.9％，Mg为11％～15％，Fe为0.5％～2％，C为 0.05％～0.09％，Y为1％～1.5％，Gd为1％～1.5％，Ce为1％～1.5％，其余为Zn。

该合金材料中还含有重量百分含量为：3％～4.9％的Si和3％～4.9％的Pb。

上述锌铝基耐温耐磨减摩合金材料的制备方法，其制备过程如下：

先按照占原料总重Al为26％～39％，Sn为5.1％～9.9％，Mg为11％～15％，Fe 为0.5％～2％，C为0.05％～0.09％，Y为1％～1.5％，Gd为1％～1.5％，Ce为1％～ 1.5％，其余为Zn进行配料；

然后将称好的全部Al、Mg、Zn、Fe纯金属、碳粒块置于加热容器内，碳粒 的大小尺寸在2-4mm，当温度加热到700～710℃时形成锌、铝、锡、镁、铁、碳 合金液，此时将配好的稀土金属Y、Gd、Ce用钟罩压入合金液中，稀土金属Y、 Gd、Ce颗粒尺寸为1-3mm；

继续将合金液加热到725～745℃时，保温10～15分钟，即可浇铸成相应铸 件；形成的铸件置于60-90℃的热处理炉中保温0.5-0.8小时后，取出便得到所 需耐温耐磨减摩合金。

其制备过程中还加入3％～4.9％的Si和3％～4.9％的Pb，Pb和Si同其它金 属一起置于加热容器内加热形成合金液，Si块大小尺寸在2-4mm。

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明的锌铝基耐温耐磨减摩合金材料由于材料在合成过程中，铁和铝等反 应易形成硬质的针状化合物，针状对基体的割裂破坏作用大，严重降低了合金的 力学性能，稀土元素铈、钆和钇是表面活性元素，可以在铁铝化合物凝固长大过 程中干扰物相的某一择优生长，抑制了针状铁铝化合物的形成。

钇和铈可以和锡形成化合物，铈、钆和钇可以与硅、铁形成化合物，铈和钆 能和铅形成化合物。铈、镝、钆形成的含硅锡铅铁化合物与镁硅化合物、镁锡化 合物、镁铅化合物、铁铝化合物有良好的亲和作用，可以将合金中的镁硅化合物、 镁锡化合物、镁铅化合物、铁铝化合物结合团聚形成团状的化合物复合体，分布 在柔韧的基体固溶体中。

铈、钆和钇有明显细化固溶体晶粒的作用。另外，在合金凝固时稀土和碳、 铝形成的细小的质点，这些细小的质点成为固溶体和化合物复合体形核的核心， 增加了固溶体和化合物粒子的数量，增大了化合物复合体的弥散程度，促使化合 物复合体分布均匀。