[发明专利]一种ZA30合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种ZA30合金及其制备方法，属于ZA30合金性能优化技术领域。

背景技术

ZA30合金因具有较好的力学性能而得到广泛使用，但随着科技的发展，各行业对其的抗拉强度和延伸率提出了更高的要求。因此，研究一种新型ZA30合金就显得必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种ZA30合金及其制备方法，旨在提高ZA30合金的抗拉强度和延伸率，以满足现代工业的需要。

本发明的技术方案：

一种ZA30合金，其化学成分以质量分数计为：Al：29%～31%；Cu:2.0%～2.5%；Mg:0.01%～0.02%；Zn：余量；微量元素B、Ti。

一种ZA30合金的制备方法，将铝锭、铝铜中间合金及部分锌锭一同加入石墨坩埚炉内熔化,熔化后加入剩余锌锭,待全部熔化后,用六氯乙烷除气精炼,然后加入镁,最后加入B、Ti进行变质处理。

作为优选，所述的坩埚炉为自动控温电阻坩埚炉。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明中的B、Ti与合金液相互作用所产生的金属间化合物TiB2、AlB2、Al3Ti等与富铝相A有良好的共格关系,其异质晶核作用使合金明显地细化,合金的延伸率得到大幅度提高。本发明ZA30合金能够大幅提高抗拉强度及延伸率。

具体实施方式：

实施例：

本发明用原材料为0号锌、Al00铝、1号电解铜、1号电解镁。将铝锭、铝铜中间合金及部分锌锭一同加入石墨坩埚内熔化,熔化后加入剩余锌锭,待全部熔化后,用六氯乙烷除气精炼,然后加入镁,最后加入B、Ti进行变质处理。合金在自动控温电阻坩埚炉内熔炼。力学性能试棒在金属模具内浇注成型,试棒模具符合GB/T1175-1997标准,直径为12mm的试棒被车制成ù10mm,以去掉表面的气孔、夹渣等铸造缺陷。拉伸试验在WDS-100型电子式万能试验机上进行,力学性能均取3根试棒的平均值。

结果与分析：

1、铝对合金性能的影响

铝对合金性能的影响见表1，试验结果表明:随着铝含量的增加,合金抗拉强度基本不变,合金的延伸率则逐渐增大;当铝的质量分数超过31%时,抗拉强度及延伸率均同时降低.从提高韧性的角度考虑,该合金铝的质量分数在29%~31%为宜.铝能溶解大量的锌而形成A固溶体,锌在铝中的溶解度随温度急剧变化,为合金的固溶强化奠定了基础.在铸造过程中,金属型模具较高的激冷速度会使A固溶体形成过饱和,这种过饱和A固溶体不稳定,在时效过程中迅速分解,析出大量弥散分布的细小B相,使合金得到强化及细化,从而提高合金的强度及延伸率。

2、铜对合金性能的影响

铜对合金性能的影响见表2，由试验结果可以看出:当铜含量较低时,随着铜含量的增加,合金的抗拉强度、延伸率均同时增加;但当w(Cu)>215%时,合金的抗拉强度虽继续增加,而延伸率则趋于下降。考虑到合金的综合力学性能,铜的质量分数确定在210%~215%为宜。在铜含量较低时,铜主要固溶于B相中1在非平衡条件下,则更多地分布于晶界上的三元共晶组织(A+B+E)中.这是因为Cu的晶格结构是面心立方,在Cu的{100}面族,原子间距aCu=215510-10m,cCu=5110210-10m,Zn的B相为密排六方结构,aZn=2165910-10m,cZn=5112310-10m,Cu的{100}面族能较好地与Zn的{1010}面族共格,在B相的{1010}面族上形成铜原子的GP〔Ⅰ〕区及GP〔Ⅱ〕区,导致晶格畸变,使合金强化.随着铜含量的增加,将有极细微的金属间化合物(CuZn4)E相从B相中析出,细化合金组织,提高强度及延伸率.当铜含量超过某一限度时,E相开始聚合长大.聚合长大的硬而脆的金属间化合物不像基体那样易于变形,当受到拉应力作用时,它们与基体之间的结合遭到破坏,形成极细的空穴.随着合金的进一步被拉伸,空穴聚合并长大,导致材料提早断裂,使延伸率降低。

3、B、Ti对合金性能的影响