[发明专利]一种通过热处理提高锌铝合金硬度的方法

说明书

本发明公开了一种通过热处理提高锌铝合金硬度的方法。本发明提供的方法，包括如下步骤：对锌铝合金在280℃‑380℃进行固溶处理；固溶处理时间为8‑24h；固溶处理完成后以0.01K⋅s^‑1‑0.80K⋅s^‑1的速度缓慢冷却。通过上述方式，本发明提供的方法能够使锌铝合金获得由富铝的α₁相和富锌的η相晶粒组成的细长板条状组织，其中富铝的α₁相为硬化相，从而大幅提高合金的硬度。本发明提供的方法处理过的锌铝合金硬度高达93HV，相比未经本方法处理的锌铝合金的硬度为67HV，合金硬度有了大幅提高。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，特别是涉及一种通过热处理提高锌铝合金硬度的方法。

背景技术

锌铝合金具有较高的强度、极高的塑性、优秀的摩擦磨损性能、良好的减振性能、无磁性、无火花，其加工性能良好、制造成本低廉，是部分铜合金、铝合金和铸铁件的替代材料。我国是一个贫铜富锌的国家，研究开发高性能锌铝合金来代替铜合金，可使我国在稀缺资源替代利用技术方面形成自主知识产权体系，突破国外技术贸易壁垒，替代进口，为我国国民经济健康发展，提供可靠的技术支撑。

硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。硬度的大小对于机械零件和工具的使用性能及寿命具有决定性意义。相比铜合金、铝合金和铸铁件，锌铝合金的硬度较低，限制了该合金在工业领域的进一步应用。因此，提高锌铝合金的硬度，是行业内科研工作者的研究热点之一。

锌铝合金的硬化研究主要集中在合金化方面。合金化通常是通过调整添加元素的含量，基于固溶强化或第二相强化机制来提高合金的强度。美国加州大学的Prabir等人、西北工业大学的张忠明等人研究了铝（Al）、铜（Cu）、镁（Mg）等元素对锌铝合金的固溶强化作用。四川大学的魏晓伟等人、燕山大学的逯允海等人、西南交通大学的赵玉珍等人、兰州理工大学的郝远等人、中南大学的罗兵辉等人、日本大阪府立大学的Tokuteru等人发现了锰（Mn）、钛（Ti）、锑（Sb）、镍（Ni）、硅（Si）、稀土（Re）等元素会与锌铝合金形成具有强化作用的硬质沉淀相，在提高强度、硬度的同时，会降低塑性、韧性。而锌铝合金的开发目的是替代铜合金，添加成本昂贵的元素会使锌铝合金的成本过高，不适用于工业化应用。

热处理对设备要求低，适合工业化生产，应用潜力较大，但目前通过热处理方法提高合金硬度的研究主要集中在镁合金、铝合金、钛合金领域，在锌铝合金领域尚无报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种通过热处理提高锌铝合金硬度的方法，能够通过热处理方法大幅提高锌铝合金的硬度，该方法对设备要求不高，适合工业化生产。

为实现上述发明目的，本发明提供一下技术方案：提供一种通过热处理提高锌铝合金硬度的方法，包括步骤：对锌铝合金在280℃-380℃进行固溶处理，固溶处理时间为8-24h，固溶处理完成后以0.01K⋅s^-1-0.80K⋅s^-1的速度缓慢冷却。

所述的固溶处理温度为280℃-380℃，该温度范围内可发生固态相变，生成由α₂相构成的等轴细晶组织。

所述的固溶处理时间为8-24h，该处理时间可保证足够的α₂相生成，同时获得等轴细晶组织。

所述的固溶处理完成后以0.01K⋅s^-1-0.80K⋅s^-1的速度缓慢冷却，以获得由富铝的α₁相和富锌的η相晶粒组成的细长板条状组织，其中富铝的α₁相为硬化相，在析出硬化和细晶强化两种强化机制的同时作用下，大幅提高合金的硬度。