[发明专利]一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂

说明书

技术领域

本发明属于锌铝合金制备技术领域，特指一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂。

背景技术

锌铝系列合金主要应用于代替部分黄铜、青铜制做的模具和耐磨零件，制作壳体薄壁零件和阀门等。锌铝合金作为耐磨材料是其应用最多的一个方面，在重载、低速条件下工作的各种耐磨零件，价格和使用寿命均优于常用的锡青铜。锌铝合金具有良好的强度、刚度和硬度，以及耐磨、耐蚀、减振降噪性能和密度小、成本低等优点，已得到广泛应用。目前，美国、加拿大等工业发达国家有较多应用成功的实例。根据铸造方法，性能和用途的不同可分为压铸锌铝合金，模具锌铝合金，高强度锌铝合金和超塑性锌铝合金。

锌铝合金中加入合金元素能改善锌铝合金的组织结构、力学性能。合金的硬度和抗拉强度随着合金元素含量的增加而增加，同时合金的塑性也到达很好的效果。锌铝铜锰合金目前是机械制造中一种常用的材料，为进一步提高其力学性能，本发明开发出一种能提高力学性能的铜铝铁镍锰合金。

发明内容

本发明开发出一种提高锌铝铜锰合金力学性能的复合变质剂，其特征为：成分按重量百分比计算，W12-16%、Mo12-16%、Zr8-12%、Ni5-10%、Ti4-6%、Sr4-6%、La3-5%、Nb3-5%、V1-3%、Nd1-3%、Pr1-3%、余为铝。所述变质剂为块状灰白色合金，粒度范围0.5~40mm，熔点范围700~1000℃。复合变质剂加入量范围为0.2%-1.0%。

上述用于锌铝铜锰合金的复合变质剂，成分可优选为：W14-15%、Mo14-15%、Zr9-10%、Ni7-8%、Ti5-6%、Sr5-6%、La3-4%、Nb3-4%、V2-3%、Nd2-3%、Pr1-2%、余量为铝。复合变质剂加入量优选范围为0.6%-0.8%。

本发明变质剂辅以多种合金元素，避免单独使用一种变质元素时对材料综合性能提高不明显的缺点，复合变质剂与锌铝铜锰合金中不同合金元素发生交互和变质作用，达到净化合金液、去除杂质，细化晶粒、强化基体、使组织得到优化，性能明显改善，全面提高材料力学性能。

附图说明

图1　未加复合变质剂后的光学显微金相组织

图2　加入0.2%复合变质剂后的光学显微金相组织

图3　加入0.4%复合变质剂后的光学显微金相组织

图4　加入0.6%复合变质剂后的光学显微金相组织

图5　加入0.8%复合变质剂后的光学显微金相组织

图6　加入1.0%复合变质剂后的光学显微金相组织

图1-6所示的是加入不同含量的复合变质剂后，锌铝铜锰合金的光学显微金相组织图。从1图中可以看出，没有加入复合变质剂，枝晶发达，并有二次分支。添加了0.2%的复合变质剂后（图2），对合金的晶粒有明显细化作用，典型的粗大的树枝晶组织得以减少，等轴细晶组织出现的区域大幅增大，并且等轴晶被细化。继续增加复合变质剂的量，含量从0.4%增加到0.8%（图3－图5），树枝晶基本消失，等轴晶大小更加细化，组织均匀。当复合变质剂加入量为1.0%时（图6），合金组织中重新出现了树枝晶组织，树枝晶组织又开始增大。以上分析表明复合变质剂对锌铝铜锰合金中的α相有较明显的细化效果，并且复合变质剂的加入量在0.6-0.8%时，锌铝铜锰合金铸造组织细化效果最好。

极少部分复合变质剂元素固溶于合金基体中，复合变质剂主要以复杂化合物的形式存在于合金中。当加入的复合变质剂含量小于0.8%时，复杂化合物较小，在结晶过程中，这种较高硬度和热硬性的复杂化合物被推到枝晶或晶界处，抑制了枝晶的发展，对基体有细化作用，而且能在高温下阻止基体和晶界的滑移。其次，合金在凝固过程中，初生α相析出时，复杂化合物在α相前沿富集，阻止α相生长。而且复杂化合物在α相前沿富集会形成“成分过冷”，从而导致α枝晶在生长过程中产生缩颈、熔断。在复合变质剂中的加入量超过0.8%后，基体中又会出现少量树枝晶。这主要是由于过多的加入复合变质剂，会减小复杂化合物的成分过冷作用。而且复杂化合物过多，容易聚集长大，抑制晶界发展的质点减少。

具体实施方式。

实施例