[发明专利]耐磨锌铝基合金材料及制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种锌铝基高强耐磨合金材料及其制备方 法。

二、背景技术

目前金属材料领域中，以锌铝合金作为耐磨材料受到了普遍重视。

CN894.95274.7号发明申请中的高铝锌基耐磨合金，是代替锡青铜，用于机 械行业不同工况条件下工作的轴瓦、轴套、蜗轮等耐磨零件的合金材料。该合金 的最佳成份配比(按重量％)分别为：锌53％，铝43％，铜3.5％，硅0.8％， 镁0.03％。合金组织为软基体上分布着硬质点，使合金的耐磨性能大大提高， 并且具有较高的强度和硬度。与锡青铜合金相比，该发明的锌基耐磨合金，以锌 代铜，提高铝含量，使合金重量减轻1/2，成本降低50％，是滑动轴承理想的耐 磨合金材料。该发明中因硅含量少，耐磨性能需要提高。

CN15084.9037801.X号申请公开了一种高强耐磨锌铝合金，其各成份包括Al 25-40％；Cu 1-5％；Si 1-4.9％；余量为Zn。该发明的利用喷射成形和多 道次累积变形热挤压法来实现普通铸造无法达到的硅颗粒的细小均匀分布，从而 得到优良耐磨性能的Zn-Al-Cu-Si合金。这种材料中的含硅量增大。但是由 于喷射成形方法的效率低，后续需要挤压加工，工艺要求严格，成本高，另外受 到产品形状的限制。

三、发明内容

本发明针对上述技术缺陷，提供一种具有较高耐磨性能的合金材料，该材料 因为有效提高硅含量，大大提高了合金的耐磨作用。

本发明的另一目的是提供该合金材料的制备方法，该方法制备工艺简便，生 产成本低，便于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种耐磨锌铝基合金材料，该合金材料以锌铝合金为基体，在锌铝合金基体 上均匀分布着细小镁化合物相，该合金材料的化学成分的重量百分含量：Al为 15％～24％，Si为10.1％～13％，Mg为5.1％～9.9％，Fe为0.5％～2％，C为0.002％～ 0.02％，Gd为0.5％～3.5％，其余为Zn。

该合金材料的化学成分中还含有的重量百分含量为0.5％～2％的Dy。

本发明耐磨锌铝基合金材料的制备方法，其制备过程如下：

先按照占原料总重15％～24％的Al、10.1％～13％的Si、5.1％～9.9％的Mg、 0.5％～2％的Fe、0.002％～0.02％的C、0.5％～3.5％的Gd，其余为Zn进行配料；

然后将称好的全部纯金属Al、Mg、Zn、Fe及纯Si块和碳粒置于加热容器 内，Si块和碳粒的大小尺寸在2-4mm，当温度加热到670～690℃时形成锌、铝、 硅、镁、铁、碳合金液，此时将配好的纯稀土金属用钟罩压入合金液中，稀土金 属颗粒尺寸为2-3mm；

继续将合金液加热到724～745℃时，保温20～25分钟，即可浇铸成相应铸 件；形成的铸件置于70-200℃的热处理炉中保温0.3-0.6小时后，取出便得到 耐磨锌铝基合金材料。

上述制备过程中还加入占原料总重0.5％～2％的Dy，Dy与Gd同时加入，Dy 与Gd的颗粒尺寸为2-3mm。

本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明的耐磨锌铝基合金材料由于材料在合成过程中，铁和铝等反应易形成 硬质的针状化合物，针状对基体的割裂破坏作用大，严重降低了合金的力学性能， 稀土元素镝和钆是表面活性元素，在铁铝化合物凝固长大过程中可以干扰物 相的某一择优生长，抑制了针状铁铝化合物的形成。

镝可以和硅、铁形成化合物，钆可以和铁及硅形成化合物。镝、钆形成的含 铁硅化合物等与镁硅化合物、铁铝化合物有很好的亲和作用，可以将合金中的镁 硅化合物、铁铝化合物结合团聚形成团状的化合物复合体，分布在柔韧的基体固 溶体中。

在合金凝固时碳和铝形成的细小的质点，这些细小的质点成为固溶体和化合 物复合体形核的核心，增加了固溶体和化合物粒子的数量，增大了化合物复合体 的弥散程度，促使化合物复合体分布均匀；