專利名稱：鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種金屬基復(fù)合材料，特別是涉及一種針對(duì)鋅鋁合金性能的改進(jìn)和它的工藝制造技術(shù)。
目前，鋅鋁合金作為重要的減摩材料及模具材料被廣泛地應(yīng)用在軸承支架、渦輪、渦桿、滑塊、模具制造業(yè)等領(lǐng)域，它具有合金熔點(diǎn)低、制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但同時(shí)它存在很多不足1、鋅鋁合金組織中耐磨硬質(zhì)點(diǎn)少，其耐磨性能有特進(jìn)一步提高；2、鋅鋁合金熱膨脹系數(shù)大，高溫蠕變嚴(yán)重；3、耐高溫性能差，只能在工作環(huán)境小于80℃的條件下使用，滿足不了目前實(shí)際的工況要求。
針對(duì)以上提出的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步提高鋅鋁合金的耐磨性，降低其熱膨脹系數(shù)，減少高溫蠕變現(xiàn)象，提高鋅鋁合金的使用溫度范圍。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金的復(fù)合材料，鈦酸鉀晶須占獲得的復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)的20-30％，余量為鋅鋁合金。
所述的鈦酸鉀晶須的分子式為K2O·nTiO2，其中n＝4，6或8。
鈦酸鉀晶須的分子式K2O·nTiO2中，最好n＝4或6。
所述的鋅鋁合金(ZAC)牌號(hào)有三種，分別為(以重量比)鋅鋁合金(ZAC1)的組分為Al 10.5-12 Cu 0.8-1.2 Mg 0.01-0.03Zn為余量；鋅鋁合金(ZAC2)的組分為Al 20-23 Cu 0.5-1.5 Mg 0.01-0.03 Zn為余量；鋅鋁合金(ZAC3)的組分為Al 25-28 Cu 1.7-2.8 Mg 0.01-0.03 Zn為余量。
鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制造方法，其特征在于該方法以下列步驟進(jìn)行(1)先將鈦酸鉀晶須預(yù)處理，晶須充分?jǐn)嚢杈鶆颍サ翕佀徕浘ы毐砻嬗坞x的K+離子；(2)將鈦酸鉀晶須過(guò)濾掉水分，放入模具中擠壓成型，制成預(yù)制塊；(3)將鈦酸鉀晶須進(jìn)行低溫烘干和高溫?zé)Y(jié)處理(4)將液態(tài)鋅鋁合金(ZAC)和鈦酸鉀晶須預(yù)制塊進(jìn)行擠壓復(fù)合成型。
所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制造方法，在鈦酸鉀晶須預(yù)處理中，將晶須放入呈酸性的水中進(jìn)行攪拌。
步驟(3)中低溫烘干的溫度在50-60℃，保溫4個(gè)小時(shí)；高溫處理溫度在780-800℃，保溫2個(gè)小時(shí)；在步驟(4)中最佳工藝參數(shù)為晶須預(yù)制塊預(yù)熱溫度在700-750℃，模具預(yù)熱溫度300-400℃，合金澆注溫度650-750℃，擠壓壓力20-100MPa，擠壓速度10mm/s，保壓時(shí)間3min。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該復(fù)合材料的耐磨性能比鋅鋁合金提高4-5倍，熱膨脹系數(shù)在25-200℃溫度范圍內(nèi)降低20％左右，使用溫度從原來(lái)的80℃提高到150℃，高溫蠕變明顯減小。此外，該復(fù)合材料的比重比鋅鋁合金減小10％左右，減輕了機(jī)器零件的重量。雖然復(fù)合材料的制造成本比鋅鋁合金高50％，但考慮到性能與價(jià)格比關(guān)系，使用復(fù)合材料的綜合經(jīng)濟(jì)效益能提高2-3倍。
附

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
下面結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明加以具體說(shuō)明1、鈦酸鉀晶須預(yù)處理將鈦酸鉀晶須放入水中，對(duì)晶須充分進(jìn)行攪拌，在加入水體積比例2-3％HCl(濃度為10％)，去掉鈦酸鉀晶須表面游離的K+離子。
2、鈦酸鉀晶須預(yù)制塊制備工藝將預(yù)處理過(guò)的鈦酸鉀晶須過(guò)濾掉多余的水份，施加一定的壓力使預(yù)制塊成型。將已成型的晶須預(yù)制塊從模具中取出，先進(jìn)行低溫處理，溫度為50-60℃，保溫4小時(shí)進(jìn)行烘干，然后在進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理，溫度為780-800℃，保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫。
3、鋅鋁合金的化學(xué)成份范圍根據(jù)不同的使用要求，有三種合金成份范圍AlCu Mg ZnZAC1 10.5-12.50.8-1.2 0.01-0.03 余量ZAC220-23 0.5-1.5 0.01-0.03 余量ZAC325-28 1.7-2.8 0.01-0.02 余量
4、鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制備工藝制備工藝過(guò)程見(jiàn)圖1-1，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所述的鈦酸鉀晶須的分子式為K2O·nTiO2，其中n＝4，6或8，當(dāng)n＝4，6時(shí)，性能最佳。
最佳工藝參數(shù)為晶須預(yù)制塊溫度700-750℃模具預(yù)熱溫度300-400℃合金澆注溫度650-750℃擠壓速度10mm/s保壓時(shí)間3min。
獲得的復(fù)合材料晶須在基體中分布均勻，晶須體積分?jǐn)?shù)20-30％。
權(quán)利要求
1.鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金的復(fù)合材料，其特征在于鈦酸鉀晶須占獲得的復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)的20-30％，余量為鋅鋁合金(ZAC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金的復(fù)合材料，其特征在于所述的鈦酸鉀晶須的分子式為K2O·nTiO2，其中n＝4，6或8。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金的復(fù)合材料，其特征在于鈦酸鉀晶須的分子式K2O·nTiO2中，最好n＝4或6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金的復(fù)合材料，其特征在于所述的鋅鋁合金(ZAC)牌號(hào)有三種，分別為(以重量比)鋅鋁合金(ZAC1)的組分為Al 10.5-12 Cu 0.8-1.2 Mg 0.01-0.03Zn為余量；鋅鋁合金(ZAC2)的組分為Al 20-23 Cu 0.5-1.5 Mg 0.01-0.03 Zn為余量；鋅鋁合金(ZAC3)的組分為Al 25-28 Cu 1.7-2.8 Mg 0.01-0.03 Zn為余量。
5.鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制造方法，其特征在于該方法以下列步驟進(jìn)行(1)先將鈦酸鉀晶須預(yù)處理，晶須充分?jǐn)嚢杈鶆?，去掉鈦酸鉀晶須表面游離的K+離子；(2)將鈦酸鉀晶須過(guò)濾掉水分，放入模具中擠壓成型，制成預(yù)制塊；(3)將鈦酸鉀晶須進(jìn)行低溫烘干和高溫?zé)Y(jié)處理；(4)將液態(tài)鋅鋁合金(ZAC)和鈦酸鉀晶須預(yù)制塊進(jìn)行擠壓復(fù)合成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制造方法，其特征在于在鈦酸鉀晶須預(yù)處理中，將晶須放入呈酸性的水中進(jìn)行攪拌。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制造方法，其特征在于步驟(3)中低溫烘干的溫度在50-60℃，保溫4個(gè)小時(shí)；高溫?zé)Y(jié)處理溫度在780-800℃，保溫2個(gè)小時(shí)；
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦酸鉀晶須增強(qiáng)鋅鋁合金復(fù)合材料的制造方法，其特征在于在步驟(4)中最佳工藝參數(shù)為晶須預(yù)制塊預(yù)熱溫度在700-750℃，模具預(yù)熱溫度300-400℃，合金澆注溫度650-750℃，擠壓壓力20-100MPa，擠壓速度10mm/s，保壓時(shí)間3min。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種金屬基復(fù)合材料,特別是涉及一種針對(duì)鋅鋁合金中成分的改進(jìn)和它的工藝制造技術(shù),被廣泛地應(yīng)用在軸承支架、蝸輪、蝸桿等領(lǐng)域。其特征是鈦酸鉀晶須占獲得復(fù)合材料體積的20—30%,余量為鋅鋁合金。本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步提高鋅鋁合金的耐磨性,降低其熱膨脹系數(shù),減少高溫蠕變現(xiàn)象,提高鋅鋁合金的使用溫度范圍。該復(fù)合材料的比重也比鋅鋁合金減小10%左右,減輕了機(jī)器零件的重量。
文檔編號(hào)C22C18/04GK1197121SQ9811370
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1998年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月4日
發(fā)明者劉越, 翟玉春 申請(qǐng)人:劉越