[发明专利]亚共晶锌-铝合金中初生η-Zn晶粒的细化方法

说明书

本发明公开了一种亚共晶锌‑铝合金中初生η‑Zn晶粒的细化方法，包括以下步骤：制备含钽中间合金；将亚共晶锌‑铝合金熔化，得到锌‑铝合金熔体；在锌‑铝合金熔体中加入含钽中间合金和纯锌，保温，充分搅拌，得到锌‑铝‑钽合金熔体；将锌‑铝‑钽合金熔体浇注至模具中，凝固后得到含有细小初生η‑Zn晶粒的锌‑铝合金。该细化方法向合金熔体中加入钽元素，不会在含有Zr、Cr元素的合金中因与这些元素发生反应而使细化效果下降，为亚共晶锌‑铝合金的晶粒细化提供了新的可选择方法。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，尤其涉及一种亚共晶锌-铝合金中初生η-Zn晶粒的细化方法。

背景技术

亚共晶锌-铝合金（含铝量小于5wt.%）基体由初生η-Zn晶粒和共晶组织构成，具有很好的铸造流动性和充型能力、机械加工工艺性能，在一些领域应用较多。此类合金凝固时首先在熔体中生成初生η-Zn晶粒，生长速度较快，最终发展成分枝复杂、尺寸较大的树枝晶。在合金材料基体中生成树枝晶易带来一系列问题，如：易生成缩孔、缩松、气孔，产生微观成分偏析和表面质量问题，导致力学性能、耐腐蚀性能下降及塑性加工成品率下降。因此，对合金进行晶粒细化，消除树枝晶或减小晶粒尺寸是生产中的一项重要工艺步骤。

对于铝合金与锌-铝合金中的α-Al晶粒目前已经出现了较多的添加中间合金的晶粒细化方法。但对于亚共晶锌-铝合金中的初生η-Zn晶粒目前已知的用中间合金晶粒细化的方法并不太多。实际生产中，二元锌-铝合金中往往含有各种杂质元素且需要添加其它各种各样的化学元素以获得更理想的力学和物理、化学性能。不同的元素可能会与加入的中间合金发生干涉作用而产生不利效果，导致细化效果消失或下降。如：含有B元素的中间合金加入到含有Zr、Cr元素的锌-铝合金中时会产生细化“中毒”问题。因此，要适应于不同类型亚共晶锌-铝合金的晶粒细化要求，需要寻求不同的晶粒细化方法或中间合金细化剂。

发明内容

本发明提供了一种亚共晶锌-铝合金中初生η-Zn晶粒的细化方法，用以解决上述问题。

本发明提供的亚共晶锌-铝合金中初生η-Zn晶粒的细化方法，包括以下步骤：

（1）制备含钽中间合金；

（2）将亚共晶锌-铝合金熔化，得到锌-铝合金熔体，所述亚共晶锌-铝合金的含铝量小于5%；

（3）在所述锌-铝合金熔体中加入所述含钽中间合金和纯锌，保温，充分搅拌，得到锌-铝-钽合金熔体，其中，所述锌-铝-钽合金熔体中钽的质量百分含量为0.075-0.45%，所述锌-铝-钽合金熔体锌和铝的质量比例与所述亚共晶锌-铝合金中锌和铝的质量比例相同；

（4）将所述锌-铝-钽合金熔体浇注至模具中，凝固后得到含有细小初生η-Zn晶粒的锌-铝合金。

可选地，所述含钽中间合金为铝-钽中间合金时，步骤（2）中将亚共晶锌-铝合金熔化至液相线以上100-300℃；步骤（3）中保温时间为25-50分钟；步骤（4）中浇注时所述锌-铝-钽合金熔体需降低至液相线以上30-150℃。

可选地，所述含钽中间合金为锌-铝-钽中间合金时，步骤（2）中将亚共晶锌-铝合金熔化至液相线以上30-150℃；步骤（3）中保温时间为10-23分钟。

可选地，所述铝-钽中间合金中含钽量为15%。

可选地，所述铝-钽中间合金由以纯铝和K₂TaF₇为原料制备。

可选地，所述锌-铝-钽中间合金中含钽量为15%，含铝量为25%。

可选地，所述锌-铝-钽中间合金以纯锌、纯铝和K₂TaF₇为原料制备。