[发明专利]一种高硬度和高韧性压铸锌合金制备方法

说明书

本发明属于有色金属加工领域，公开了一种高硬度和高韧性压铸锌合金制备方法，具体涉及一种采用复合添加硅和钛提高Zn‑11Al‑1Cu‑0.05Mg压铸锌合金力学性能的制备方法。具体实施工艺为：首先将工业纯铝、工业纯锌和工业纯镁及Al‑50Cu中间合金在石墨坩埚中进行熔炼，熔炼温度为600～700℃。与此同时在另一个石墨坩埚中熔炼Zn‑3Ti中间合金，熔炼温度控制在合金液相线以下10‑80℃。然后，将Al‑12.6Si中间合金和半固态的Zn‑3Ti中间合金加入到锌铝铜镁合金液中并充分混合，制备出较高硬度和韧性的压铸锌合金。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，具体涉及一种高硬度和高韧性的Zn-11Al-1Cu-0.05Mg-mSi-nTi压铸锌合金的制备方法。

背景技术

锌基合金因为熔炼工艺简单，机械性能、铸造性能、加工性能优良，耐磨性突出等优点，因此被称为“魔术合金”，成为近几十年来国内外应用日益广泛的价廉、节能、优质的新材料。

锌能与多种有色金属制成合金，其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的黄铜，还可与铝、镁、铜等组成压铸合金。锌主要用于钢铁、冶金、机械、电气、化工、轻工、军事和医药等领域。

锌合金的发展首先要归因于十九世纪末压铸机的发明。最早的锌基压铸合金成分为：Zn-6％Sn-3％Cu-0.5％A1，主要用来代替部分Sn基产品。其特点是：强度低，性脆，但尺寸稳定性好。后来研究发现提高铝含量，合金的各方面性能都改善很多，锌铝合金系列应运而生。随着经济的发展和研究的深入，压铸锌合金产生了一系列产品牌号，直到二十年代，锌铝压铸合金的发展已经达到了压铸锌合金的全盛时期，锌铝压铸合金也已全部标准化。

随着我国科学技术水平的不断提高，我国对锌铝合金的研究也越来越深入。尽管如此，我国锌铝合金研究水平和生产质量与国外一些发达国家比较还有一定的差距，我国的锌基合金研究还有很长的路要走。

目前，压铸锌合金存在的主要问题是硬度低和强韧性较差，难以满足工业需求。为此，针对压铸锌合金存在的问题，发明了一种制备高硬度和高强韧的压铸锌合金。

发明内容

本发明采用具有细小共晶硅的Al-12.6Si中间合金和近液相线温度的半固态Zn-3Ti中间合金与锌铝铜镁母合金熔体进行均匀混合处理，制备出一种高硬度和高韧性的压铸锌合金。

一种高硬度和高韧性的压铸锌合金制备方法为：向锌合金液中加入只存在共晶硅的Al-12.6Si中间合金或加入Al-12.6Si中间合金和Zn-3Ti半固态熔体，进行混合。

具体制备方法是：

首先将工业纯铝、工业纯锌和工业纯镁及Al-50Cu中间合金在石墨坩埚中进行熔炼，在600～700℃温度下熔炼Zn-xAl-yCu-zMg合金，在熔炼温度下，向锌合金液中加入只存在共晶硅的Al-12.6Si中间合金，将合金熔体浇注到室温金属铸型中，得Zn-11wt.％Al-1.0wt.％Cu-0.05wt.％Mg-mwt.％Si压铸锌合金；其中m为0.5～1.1

或者，

首先将工业纯铝、工业纯锌和工业纯镁及Al-50Cu中间合金在石墨坩埚中进行熔炼，在600～700℃温度下熔炼Zn-xAl-yCu-zMg合金，与此同时在另一个石墨坩埚中熔炼Zn-3Ti中间合金，熔炼温度控制在合金液相线以下10-80℃，即480-550℃，向锌合金熔体中加入Zn-3Ti半固态熔体及固态Al-12.6Si中间合金，进行均匀混合，将合金熔体浇注到室温金属铸型中，制备得Zn-11wt.％Al-1.0wt.％Cu-0.05wt.％Mg-mwt.％Si-nwt.％Ti压铸锌合金，其中m为0.5～1.1，n为0.1～0.5。

进一步优选，所述m为0.8。

采用固态Al-12.6Si中间合金的目的是在合金组织中尽量得到细小的共晶硅，在不降低合金韧性的前提下，提高合金的强度与硬度。