[发明专利]一种以Al2O3短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基复合材料，具体地说是一种以Al₂O₃短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上的材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，纤维增强金属基复合材料的开发研究近年来虽然取得了一些进展，但由于价格、界面等棘手问题的制约进展缓慢。

ZA27合金在铸造业中既适于当作压铸合金使用，也适于重力铸造。其中一个典型用途是制造耐磨轴承。锌基轴承合金具有价格便宜，比重小，硬度高，容易铸造及加工，与油的亲和力较大，摩擦系数较低，力学性能优良，具有减震性等优点。其缺点是热膨胀系数较大，室温韧性与高温强度较差。在我国，锌是非铁金属工业中重点发展的主要金属之一，用锌合金取代铜合金和铝合金，在节约能源和降低原材料成本以及合理使用本国资源方面具有重要意义，因此，采用添加Al₂O₃短纤维进一步提高ZA27合金的性能，扩大其使用范围。至今未发现用Al₂O₃短纤维增强ZA27合金的报导。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种以Al₂O₃短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料，包括基体和增强相，其特征在于，所述基体为ZA27合金，增强相为Al₂O₃短纤维。

作为优选，所述的ZA27合金按重量百分比包括下列化学成分：Al25-27％、Cu2.2-2.3％、Mg0.025-0.035％、Fe≤0.1％、Pb≤0.004％、Cd≤0.003％、Sn≤0.002％，余量为Zn。

作为优选，所述的Al₂O₃短纤维按重量百分比包括下列化学成分：Al₂O₃93-96％、SiO24-7％，其余杂质≤0.1％；其物理性能为：平均直径3μm，平均长度70μm，密度3.3-3.5g/cm3，拉伸强度σb＝2000MPa，杨氏模量E＝310Gpa，晶相δ-Al₂O₃(主晶)、θ、α-Al₂O₃。

本发明还提供了所述的以Al₂O₃短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料的熔炼工艺，包括以下步骤：

(1)按重量百分比称取Al、Cu、Mg、Zn；

(2)将石墨坩埚预热至暗红色；

(3)加入电解铜并加热使其融化；

(4)加入全部的Al；

(5)待Al熔清后加入全部的Zn；

(6)当金属液温度达到650℃以上时，用钟罩压入所需的Mg；

(7)用六氯乙烷精炼，待合金液反应停止后扒渣并静置5-10Min；

(8)继续加热，当熔体温度达700℃左右即进行浇注。

所述的以Al₂O₃短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料的熔炼工艺所使用的方法为挤压铸造法；所述的熔炼工艺所使用的挤压铸造设备为Y32-200四柱液压机，各压铸工艺参数为：合金熔体浇注温度700℃，预制件预热温度650℃，压铸压力150MPa，压铸模具预热温度300℃，保压时间60s。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明以Al₂O₃短纤维作为增强相，加入ZA27合金形成金属基复合材料，硬度比ZA27合金高出26.4-52.8％，且硬度值随着纤维体积分数的增大而明显提高。

(2)本发明以Al₂O₃短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料的耐磨性比ZA27材料合金优良，ZA27合金的磨痕宽度是以Al₂O₃短纤维作为增强相的ZA27合金金属基复合材料的3.2-3.7倍。