一种含核壳结构的高强高塑Zn-Mn合金的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于锌合金及其制备加工领域，涉及一种含核壳结构的高强高塑Zn‑Mn合金的制备方法与应用。所述Zn‑Mn合金材料由MnZn<subgt;13</subgt;、MnZn<subgt;9</subgt;和Zn三种相组成，其中MnZn<subgt;13</subgt;和MnZn<subgt;9</subgt;的体积分数≥60％，且以MnZn<subgt;13</subgt;为核、MnZn<subgt;9</subgt;为壳的核/壳结构颗粒的形态分散在Zn相中。本发明专利技术合金由冷速超过750K/mi n的铸造技术制备，铸态具有优异的塑性，压缩应变大于50％时不出现裂纹，压缩应变达到80％时不断裂，能够轧制成板材和挤压成棒材。所述板材和棒材的屈服强度大于250MPa，抗拉强度大于300MPa，伸长率大于10％，可降解且具有良好的抗菌性和耐磨性，可用于制造石油开采工具、汽车零部件以及骨钉、骨板等产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锌合金及其制备加工领域，涉及一种含核壳结构的高强高塑zn-mn合金的制备方法与应用。

技术介绍

0、技术背景

1、纯锌具有可降解、抗菌等优点，但是硬度和强度低，耐磨性差。室温条件下，纯锌的硬度为32hv，屈服强度为17mpa，抗拉强度为30mpa，伸长率为2％，见文献1。添加合金元素是改善纯锌力学性能的有效方法。合金元素与zn形成的金属间化合物，其硬度远高于zn，能够阻碍zn中变形模式的运动，从而显著提高锌合金的硬度和强度。随着合金元素添加量的提高，金属间化合物的体积分数也提高，合金的硬度提高，但是由于金属间化合物的塑性变形能力远低于zn，导致锌合金的塑性变形能力显著下降，直至丧失加工成形性，即存在强度和硬度与塑性倒置的问题。

2、因此，为保证加工成形性以及使用过程中不发生提前失效，一般控制锌合金中金属间化合物的体积分数小于30％。以zn-mn合金为例，mn与zn结合形成金属间化合物mnzn13，见文献2。已报道的高塑性zn-mn二元合金中，mn的质量分数不超过1％，对应的mnzn13的体积分数不超过20％，硬度低于7本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种含核壳结构的高强高塑Zn-Mn合金的制备方法，其特征在于，以纯Zn和纯Mn为原料，以质量分数4.0～5.7％Mn、余量为Zn配比原料；将配比好的原料在石墨坩埚中加热熔化，将熔体在500～600℃保温5～10分钟后，倒入导热系数低的材料制成的模具中冷却，该模具的底部为一块用导热系数高的材料制成的底板，该底板被温度低于20℃的液体持续冷却；所述熔体进入模具后，与底板直接接触并迅速冷却，冷速大于750K/min，完全凝固后得到所述Zn-Mn合金，所述Zn-Mn合金由MnZn13、MnZn9和Zn这三种相组成，MnZn13和MnZn9统称为Zn-Mn金属间化合物。p>

2.如权利...

【技术特征摘要】

1.一种含核壳结构的高强高塑zn-mn合金的制备方法，其特征在于，以纯zn和纯mn为原料，以质量分数4.0～5.7％mn、余量为zn配比原料；将配比好的原料在石墨坩埚中加热熔化，将熔体在500～600℃保温5～10分钟后，倒入导热系数低的材料制成的模具中冷却，该模具的底部为一块用导热系数高的材料制成的底板，该底板被温度低于20℃的液体持续冷却；所述熔体进入模具后，与底板直接接触并迅速冷却，冷速大于750k/min，完全凝固后得到所述zn-mn合金，所述zn-mn合金由mnzn13、mnzn9和zn这三种相组成，mnzn13和mnzn9统称为zn-mn金属间化合物。

2.如权利要求1所述含核壳结构的高强高塑zn-mn合金的制备方法，其特征在于，所述导热系数低的材料为氧化铝、氧化锆；所述导热系数高的材料为纯铜、纯银、铝合金、aln、石墨；所述液体为水、乙醇。

3.如权利要求1所述含核壳结构的高强高塑zn-mn合金的制备方法，其特征在于，所述zn-mn金属间化合物相的体积分数≥60％，且zn相的体积分数为10％～40％。

4.如权利要求1所述含核壳结构的高强高塑zn-mn合金的制备方法，其特征在于，所述mnzn13和mnzn9形成了zn-mn核/壳结构，核为mnzn9，壳为mnzn13，这种zn-mn核/壳结构呈颗粒状，平均尺寸≤40μm。

5.如权利要求4所述的zn-mn核/壳结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：石章智，苟伟，王鲁宁，李猛，王强，姚生莲，赵安琪，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：