一種za30合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種ZA30合金及其制備方法，屬于ZA30合金性能優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] ZA30合金因具有較好的力學(xué)性能而得到廣泛使用，但隨著科技的發(fā)展，各行業(yè)對 其的抗拉強度和延伸率提出了更高的要求。因此，研究一種新型ZA30合金就顯得必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提供一種ZA30合金及其制備方法，旨在提高ZA30合金 的抗拉強度和延伸率，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種ZA30合金，其化學(xué)成分以質(zhì)量分數(shù)計為：A1 :29%~31% ;Cu: 2. 0%~2. 5% ;Mg:0. 01% ~0· 02%;Zn:余量；微量元素B、Ti。
[0005] -種ZA30合金的制備方法，將鋁錠、鋁銅中間合金及部分鋅錠一同加入石墨坩堝 爐內(nèi)熔化，熔化后加入剩余鋅錠，待全部熔化后，用六氯乙烷除氣精煉，然后加入鎂，最 后加入B、Ti進行變質(zhì)處理。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的坩堝爐為自動控溫電阻坩堝爐。
[0007] 本發(fā)明的有益效果： 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的B、Ti與合金液相互作用所產(chǎn)生的金屬間化合物TiB2、AlB2、A13Ti等與富鋁相A有良好的共格關(guān)系，其異質(zhì)晶核作用使合金明顯地細化，合金 的延伸率得到大幅度提高。本發(fā)明ZA30合金能夠大幅提高抗拉強度及延伸率。
[0008]
【具體實施方式】： 實施例： 本發(fā)明用原材料為0號鋅、A100鋁、1號電解銅、1號電解鎂。將鋁錠、鋁銅中間合金及 部分鋅錠一同加入石墨坩堝內(nèi)熔化，熔化后加入剩余鋅錠，待全部熔化后，用六氯乙烷除 氣精煉，然后加入鎂，最后加入B、Ti進行變質(zhì)處理。合金在自動控溫電阻坩堝爐內(nèi)熔煉。 力學(xué)性能試棒在金屬模具內(nèi)澆注成型，試棒模具符合GB/T1175-1997標準，直徑為12mm 的試棒被車制成?10_，以去掉表面的氣孔、夾渣等鑄造缺陷。拉伸試驗在WDS-100型電子 式萬能試驗機上進行，力學(xué)性能均取3根試棒的平均值。
[0009] 結(jié)果與分析： 1、鋁對合金性能的影響 鋁對合金性能的影響見表1，試驗結(jié)果表明：隨著鋁含量的增加，合金抗拉強度基本不 變，合金的延伸率則逐漸增大；當鋁的質(zhì)量分數(shù)超過31%時，抗拉強度及延伸率均同時降 低.從提高韌性的角度考慮，該合金鋁的質(zhì)量分數(shù)在29%~31%為宜.鋁能溶解大量的鋅而 形成Α固溶體，鋅在鋁中的溶解度隨溫度急劇變化，為合金的固溶強化奠定了基礎(chǔ).在鑄 造過程中，金屬型模具較高的激冷速度會使A固溶體形成過飽和，這種過飽和A固溶體不 穩(wěn)定，在時效過程中迅速分解，析出大量彌散分布的細小B相，使合金得到強化及細化， 從而提高合金的強度及延伸率。
[0010] 2、銅對合金性能的影響 銅對合金性能的影響見表2,由試驗結(jié)果可以看出：當銅含量較低時，隨著銅含量的增 加，合金的抗拉強度、延伸率均同時增加；但當w(Cu)>215%時，合金的抗拉強度雖繼續(xù)增 加，而延伸率則趨于下降。考慮到合金的綜合力學(xué)性能，銅的質(zhì)量分數(shù)確定在210% ~215% 為宜。在銅含量較低時，銅主要固溶于B相中1在非平衡條件下，則更多地分布于晶界上 的三元共晶組織（A+B+E)中.這是因為Cu的晶格結(jié)構(gòu)是面心立方，在Cu的{100}面族， 原子間距aCu=2155@10-10m,cCu=51102@10-10m,Zn的B相為密排六方結(jié)構(gòu)，aZn=21659@10 -10m，cZn=51123@10-10m，Cu的{100}面族能較好地與Zn的{1010}面族共格，在B相的 {1010}面族上形成銅原子的GP〔I〕區(qū)及GP〔II〕區(qū)，導(dǎo)致晶格畸變，使合金強化.隨著 銅含量的增加，將有極細微的金屬間化合物（CuZn4)E相從B相中析出，細化合金組織，提 高強度及延伸率.當銅含量超過某一限度時，E相開始聚合長大.聚合長大的硬而脆的金 屬間化合物不像基體那樣易于變形，當受到拉應(yīng)力作用時，它們與基體之間的結(jié)合遭到破 壞，形成極細的空穴.隨著合金的進一步被拉伸，空穴聚合并長大，導(dǎo)致材料提早斷裂， 使延伸率降低。
[0011] 3、B、Ti對合金性能的影響 B、Ti對合金性能的影響見表3。與不加B、Ti的試樣相比，加入使合金的延伸率從9. 8% 提高12. 1% ~17. 3%.主要是因為，B、Ti的加入消除了粗大的枝晶結(jié)構(gòu)，形成了比較均勻的 等軸晶粒，使合金得到明顯細化.這是因為B、Ti與合金液相互作用，生成金屬間化合物 TiB2、AlB2、A13Ti等微粒子，這些粒子與富鋁相A存在良好的共格關(guān)系，成為A相有效的 異質(zhì)晶核，使初生A相得到細化[10].以TiB2、AlB2為例，它們均屬六方晶系，晶格常數(shù) 分別為&=3.028叉10-10111和 3.009 110-10111，。=3.228 110-10111和3.26 110-10111，其密排 面{001}與鋁的{100}和{111}面有良好的共格關(guān)系。A相細小均勻的結(jié)果，使包晶反應(yīng) 比較充分，剩余液體含量減少，從而減少了共晶體的數(shù)量，并且共晶體的分布變得細小均 勻，不易呈網(wǎng)狀，這樣共析組織也相對地變得細小，沉淀相E(CuZn4)分布更加均勻，不 易偏聚長大，因而合金的延伸率得到提高，力學(xué)性能得到改善。
【主權(quán)項】
1. 一種ZA30合金，其特征在于：其化學(xué)成分以質(zhì)量分數(shù)計為：A1 :29%~31%; Cu:2. 0% ~2. 5% ;Mg:0. 01% ~0· 02%;Zn:余量；微量元素B、Ti。2. 如權(quán)利要求1所述的一種ZA30合金的制備方法，其特征在于：將鋁錠、鋁銅中間合 金及部分鋅錠一同加入石墨坩堝爐內(nèi)熔化，熔化后加入剩余鋅錠，待全部熔化后，用六氯 乙燒除氣精煉，然后加入緩，最后加入B、Ti進彳丁變質(zhì)處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種ZA30合金的制備方法，其特征在于：所述的坩堝爐為自 動控溫電阻坩堝爐。
【專利摘要】為了提高ZA30合金的抗拉強度和延伸率，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要，本發(fā)明公開了一種ZA30合金及其制備方法，其化學(xué)成分以質(zhì)量分數(shù)計為：Al：29%～31%；Cu:2.0%～2.5%；Mg:0.01%～0.02%；Zn：余量；微量元素B、Ti。制備時將鋁錠、鋁銅中間合金及部分鋅錠一同加入石墨坩堝爐內(nèi)熔化,熔化后加入剩余鋅錠,待全部熔化后,用六氯乙烷除氣精煉,然后加入鎂,最后加入B、Ti進行變質(zhì)處理即可。
【IPC分類】C22C1/06, C22C1/03, C22C18/04
【公開號】CN105274394
【申請?zhí)枴緾N201410303786
【發(fā)明人】李娜
【申請人】李娜
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月30日