锌铝合金及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种锌铝合金及其制备方法、应用，涉及合金制备技术领域。按质量百分比计，锌铝合金的化学成分包括：Al：3.5

【技术实现步骤摘要】
锌铝合金及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及合金制备
，具体而言，涉及一种锌铝合金及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]锌合金具有良好的铸造性能、对油有较强的亲和力等特点，以及比锡青铜更低的成本，被认为是一种替代铜合金制造轴瓦、轴承等减摩产品的理想材料。
[0003]目前，最常用的锌合金主要以Al作为主要合金元素，含有一定量的Mg、Cu等作为强化元素，如ZA12、ZA27等。但是由于常规的锌铝合金成分简单，同时没有理想的浇铸成型方法，材料的微观组织未得到精准控制，导致耐磨性能不理想，限制了锌合金在耐磨领域的进一步应用。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锌铝合金及其制备方法、应用。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种锌铝合金，按质量百分比计，其化学成分包括：
[0008]Al：3.5
‑
20.5％；
[0009]Cu：0.5
‑
3.5％；
[0010]Mg：0.1
‑
0.5％；
[0011]Co：0.05
‑
0.25％；
[0012]Cr：0.05
‑
0.25％；
[0013]Ti：0.1
‑
0.3％；
[0014]余量为Zn和不可避免的杂质元素，且锌铝合金中的η相的含量为30
>‑
50％。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的锌铝合金的制备方法，包括按质量百分比将合金原料进行熔炼后浇铸成型，合金凝固时的冷却速率为5
‑
25K/s，从而将锌铝合金中的高硬度的η相的含量控制在30
‑
50％，并形成CoCr、TiCr2、TiCo、Ti2Co等硬质点化合物，这些硬质点阻碍片状η相在摩擦时撕裂和剥落。
[0016]第三方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的锌铝合金或如前述实施方式任一项的制备方法制得的锌铝合金在机械耐磨工件中的应用。
[0017]本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术提供了一种锌铝合金及其制备方法、应用。合金中的Al能够改善锌铝合金的流动性，提高合金的抗拉强度和延伸率；Mg能够影响锌铝合金的力学性能和耐腐蚀性能；Cu能够影响锌铝合金的抗拉强度和高温蠕变性能；Ti可以细化晶粒组织，提高锌铝合金的抗拉强度和延伸率；Co、Cr和Ti可生成CoCr、TiCr2、TiCo、Ti2Co等金属间化合物，这些化合物在合金中以硬质点的形态存在，阻碍片状η相在摩擦时撕裂和剥落，可进一步提高合金的耐
磨性。但要实现上述效果需要通过各元素的合理配比才能实现。同时，专利技术人发现，将合金凝固时的冷却速率控制在5
‑
25K/s能够控制η相的含量在30
‑
50％之间。通过控制η相在微观组织中的比例，可以调控锌铝合金的耐磨性能，满足工件对锌铝合金的摩擦磨损性能要求。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1提供的锌铝合金的SEM组织图；
[0021]图2为本专利技术实施例2提供的锌铝合金的SEM组织图；
[0022]图3为本专利技术实施例1样品经过摩擦磨损试验后表面SEM组织图；
[0023]图4为本专利技术对比例2样品经过摩擦磨损试验后表面SEM组织图；
[0024]图5为本专利技术对比例5样品经过摩擦磨损试验后表面SEM组织图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]第一方面，本专利技术提供一种锌铝合金，按质量百分比计，其化学成分包括：
[0027]Al：3.5
‑
20.5％；
[0028]Cu：0.5
‑
3.5％；
[0029]Mg：0.1
‑
0.5％；
[0030]Co：0.05
‑
0.25％；
[0031]Cr：0.05
‑
0.25％；
[0032]Ti：0.1
‑
0.3％；
[0033]余量为Zn和不可避免的杂质元素，且锌铝合金中η相的含量为30
‑
50％。
[0034]其中，Al主要影响锌铝合金的流动性和力学性能，将Al的含量控制在3.5
‑
20.5％，低于3.5％会导致熔体流动性下降，铸造成型困难，材料强度不足；高于20.5％会导致材料的耐磨性能下降。
[0035]Mg主要影响锌铝合金的力学性能和耐蚀性能，将Mg的含量控制在0.1
‑
0.5％，高于0.5％会导致锌铝合金的延伸率显著下降，同时增加锌铝合金的热裂倾向。
[0036]Cu主要影响锌铝合金的强度、硬度和高温蠕变性能，将Cu的含量控制在0.5
‑
3.5％，低于0.5％锌铝合金的强度、硬度提高不明显，高于3.5wt％β相的共析转变难以充分进行，导致材料尺寸不稳定。
[0037]Ti能够细化晶粒，同时，Ti能够与Co、Cr反应生成CoCr、TiCr2、TiCo、Ti2Co等金属间化合物，这些化合物在合金中以硬质点的形式存在，进一步提高了锌铝合金的耐磨性能。
[0038]本专利技术提供的一种锌铝合金，通过上述合金原料的选择和配比，能够将锌铝合金
中η相的含量控制在30
‑
50％范围内。η相为锌基固溶体，属于高硬度耐磨相，通过将其比例控制在上述范围内可以调控锌铝合金的耐磨性能，以满足工件的摩擦磨损性能要求。
[0039]在可选的实施方式中，按质量百分比计，其化学组成成分包括：
[0040]Al：3.5
‑
20.5％；
[0041]Cu：1.0
‑
3.5％；
[0042]Mg：0.2
‑
0.4％；
[0043]Co：0.05
‑
0.15％；
[0044]Cr：0.05
‑
0.15％；
[0045]Ti：0.15
‑
0.25％；余量为Zn和不可避免的杂质，且锌铝合金中η相的含量为35
‑
50％。
[0046]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌铝合金，其特征在于，按质量百分比计，其化学成分包括：Al：3.5
‑
20.5％；Cu：0.5
‑
3.5％；Mg：0.1
‑
0.5％；Co：0.05
‑
0.25％；Cr：0.05
‑
0.25％；Ti：0.1
‑
0.3％；余量为Zn和不可避免的杂质，且所述锌铝合金中的η相的含量为30
‑
50％。2.根据权利要求1所述的锌铝合金，其特征在于，按质量百分比计，其化学成分包括：Al：3.5
‑
20.5％；Cu：1.0
‑
3.5％；Mg：0.2
‑
0.4％；Co：0.05
‑
0.15％；Cr：0.05
‑
0.15％；Ti：0.15
‑
0.25％；余量为Zn和不可避免的杂质，且所述锌铝合金中的η相的含量为35
‑
50％；优选地，合金原料中Co：Cr：Ti的添加比例为1：(0.8
‑
1.2)：(1.5
‑
2)，且Co、Cr和Ti添加的总质量百分比为合金原料化学组成的≤0.5％。3.一种如权利要求1～2任一项所述的锌铝合金的制备方法，其特征在于，包括按质量百分比将合金原料进行熔炼后浇铸成型，合金凝固时的冷却速率为5
‑
25K/s。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷却速率的计算公式为：ε＝ΔT/Δt；其中，ε为冷却速率，ΔT为凝固终了温度和浇铸温度的差值，Δt为凝固时间；所述浇铸成型过程的温度测定通过热电偶或红外测温仪测定；优选地，所述冷却速率为8.5
‑
20K/s。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浇铸成型包括金属型重力铸造、水平连铸或垂直半连续铸造的任一种；优选地，所述浇铸成型为垂直半连续铸造。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述垂直半连续铸造的铸造速度为80
‑
200mm/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新涛，刘明阳，黄惠兰，邱阳，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：