[发明专利]锌-铝-锆中间合金及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锌-铝-锆中间合金，其特征是，由以下成分组成：铝1-50wt.%，锆1.5-11wt.%，其余为锌；

所述锆元素以ZrAl_3-xZn_x 化合物粒子形式镶嵌于中间合金的基体中，其中，0.4<x<1.7；

所述基体是指下面组织中的一种：η-Zn晶粒组织、Zn-Al共晶组织、初生η-Zn晶粒与Zn-Al共晶组织的混合体、初生α-Al晶粒与Zn-Al共晶组织的混合体或初生α-Al与Zn-Al共析组织的混合体。

2.根据权利要求1所述的锌-铝-锆中间合金，其特征是，由以下成分组成：铝1-9wt.%，锆4-8wt.%，其余为锌。

3.  根据权利要求1或2所述的锌-铝-锆中间合金，其特征是，所述ZrAl_3-xZn_x为以下化合物中的一种或多种：ZrAl_2.4Zn_0.6、ZrAl_2.2Zn_0.8、ZrAl₂Zn、ZrAl_1.8Zn_1.2、ZrAl_1.5Zn_1.5、ZrAl_1.4Zn_1.6。

4.根据权利要求1所述的锌-铝-锆中间合金，其特征在于，所述ZrAl_3-xZn_x化合物粒子为球形或多面体状，外径尺寸为0.1-10μm。

5.根据权利要求4所述的锌-铝-锆中间合金，其特征在于，所述的ZrAl_3-xZn_x化合物粒子的外径尺寸为0.1-5μm。

6.根据权利要求1、2或5所述的锌-铝-锆中间合金，其特征在于，所述ZrAl_3-xZn_x化合物粒子具有立方晶体结构，晶格常数为a=0.407nm。

7.一种权利要求1-6任一项所述的锌-铝-锆中间合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1） 称取m(1-0.00605n）克Zn-(c+0.395n)%Al合金和0.0311mn克K₂ZrF₆；其中，m为锌-铝-锆中间合金的总重量，n%为Zr在锌-铝-锆中间合金中的质量百分含量，c%为Al在锌-铝-锆中间合金中的质量百分含量；

（2） 将Zn-Al合金用感应电炉熔化至650-700℃，然后分批加入K₂ZrF₆，每批为Zn-Al合金重量的5-30%，待前批K₂ZrF₆完全熔化为油状液体后再加入下一批；在K₂ZrF₆与Zn-Al熔体反应过程中调整感应电炉，使熔体温度保持在650-700℃范围内，并通过电炉的电磁感应作用促进反应过程的进行和对熔体进行搅拌；

（3） K₂ZrF₆完全加入后感应电炉继续工作2-15分钟，使熔体温度升至670-750℃，并通过电磁搅拌作用使熔体进一步混合均匀；

（4） Zn-Al合金与K₂ZrF₆反应后形成的熔体分成上层油状物和下层合金熔体两层，去掉上层油状物，将下层合金熔体充分搅拌后浇注入模具中，合金熔体凝固后即得锌-铝-锆中间合金。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，K₂ZrF₆的质量小于15g时，一次性全部加入。

9.根据权利要求1-6任一项所述的锌-铝-锆中间合金在细化亚共晶或过共晶锌-铝合金中的应用，其特征是：细化亚共晶锌-铝合金中的初生η-Zn晶粒或细化过共晶锌-铝合金中的初生α-Al。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将锌-铝-锆中间合金以0.05-1wt.%的加入量加入到430-550℃的待细化亚共晶锌-铝合金或450-650℃的待细化过共晶锌-铝合金熔体中保温2-15分钟并使之均匀分布。