[发明专利]一种显著改善锌铝合金显微组织的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于锌铝合金制备技术领域，特指一种显著改善锌铝合金显微组织的工艺方法。

背景技术

铝锌合金的应用开发是20世纪80、90年代，是金属材料研究领域的热点之一。这是因为作为铜、锡及其合金的代用材料，锌铝铸造合金具有良好的力学性能和耐磨耐蚀性能、密度较低、热导率和电导率适中、极限抗拉强度高、耐磨性好、承载性好、无磁性、碰撞时不产生火花、减振降噪性能和成本较低，正越来越广泛地应用于各个领域，并带来显著的经济效益。锌铝合金以其低能耗、无污染、原材料丰富以及良好的力学性能、工艺性能和机械加工性能等一系列优点，已经成为广泛应用的合金材料。但是，锌铝合金也存在一些缺陷，比如在高温（>100℃）时强度低、易发生蠕变、热膨胀系数大、成分偏析严重、底缩等。多年来，人们为克服这些缺点以便扩大其应用范围进行了不懈的努力。在改进铝锌合金组织和性能方面，采用加入合金元素、凝固时施加振动场等手段直接控制合金凝固过程，在改善合金组织和性能方面取得了比较理想的效果，其主要表现在细化合金组织，提高致密度，从而提高了合金力学性能及其微观组织的均匀性。

本发明开发出一种显著改善锌铝合金显微组织的工艺方法。

发明内容

本发明开发出一种显著改善锌铝合金显微组织的工艺方法，其特征为：以工业铝锭A00号、锌锭0号、电解铜、结晶硅、TiNi合金、纯镁为原料。成分为Al26-28wt%、Cu2.2-2.8wt%（以含铜50wt%的铝铜中间合金形式加入）、Si1.0-1.5wt%（以含硅28wt%的铝硅中间合金形式加入）、TiNi合金（以含钛45wt%、镍55wt%的合金形式加入）、纯Mg0.01-0.02wt%、余量是Zn的比例称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。熔炼工艺为：加入铝锭、铝铜中间合金、铝硅中间合金、镍钛中间合金、锌锭，升温至600~650℃时保温6min-8 min使各元素均匀化，为减少镁的烧损用钟罩将镁压入金属液中，用含金属液0.2wt％的脱水ZnCl₂进行精炼，精炼时用钟罩将脱水ZnCl₂压入金属液中，静置8min-10min后扒渣除气，待温度为560℃-580℃时进行浇注。铸造工艺为：采用普通金属型铸造方法，并对铸型整体施加振动。振动装置采用机械激振（频率50Hz，振幅20mm）装置。将金属型铸型放在振动台上，边振动边浇铸，待合金凝固后关闭振动台，铸型棒材尺寸为Φ50mm，长400mm。

根据TiNi合金加入量的不同（加入量分别为0wt%、0.2wt%、0.4wt%、0.6wt%、0.8wt%、1.0wt%、1.2wt%），浇铸出七组锌铝合金棒材毛坯，然后将棒材加工成国家标准试棒，室温拉伸力学性能测试在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，力学性能如表1所示。再在棒材截面中心位置上取样，通过线切割加工出金相试样，试样尺寸：长19.5mm×宽10mm×高8mm。利用水磨砂纸（砂纸型号：200#到1200#）对试样进行粗磨后，再进行机械抛光，随后腐蚀试样抛光面，腐蚀液：体积分数均为5wt%的HCl、HNO₃及HF的混合水溶液。金相组织的观察在NIKONPIPHOT300型金相显微镜上进行。

表1  TiNi合金加入量对锌铝合金力学性能的影响。