CN101659003A - 多元铜钛硼锌合金型材连续铸挤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多元铜钛硼锌合金型材连续铸挤方法，该方法包括制备纯化并经细化剂进行晶粒细化的锌合金熔炼步骤和采用挤压机进行连续铸挤的步骤。与原有的先制造坯料，后挤压的一般型材制造方法相比，本发明的多元锌合金连续铸挤的方法具有投资少，成本低廉，生产率高，操作简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及锌合金领域，具体来说，涉及一种多元锌合金，特别是铜钛硼锌系合金的连续铸挤方法。
背景技术
连续铸挤，主要用于铝合金的型材生产。与单纯的铸造坯料，再进行热挤压成型的工艺相比，连续铸挤工艺节能、降耗、而且生产率高、成本低，建设周期短，因而逐渐得到广泛应用。
同时，锌合金在建筑和工业部门有着广泛的应用前景，但是，目前国内还没有锌合金型材的生产。锌合金连续铸挤之所以没能发展起来，除了产品市场需求因素外，主要原因在于锌合金本身的物理性质和力学性能所致：
1、锌合金熔点低，约420℃，而铝的熔点为660℃，镁的熔点650℃；锌合金的凝固潜热少，约24.09卡/克·℃，该值为铝凝固潜热94.6卡/克·℃的近1/4；为镁的凝固潜热89卡/克·℃的1/3.5；同时锌合金的比热小，为0.092卡/克·℃，是铝比热0.215卡/克·℃的不足1/2，镁比热0.245卡/克·℃的1/2.5。也就是说，锌合金通过熔体凝固以及在温度降低过程中所释放的热量比铝和镁少得多，同时温度降低过快，挤压温度范围难于掌握。
2、锌合金的密度大，约为7.14克/立方厘米，而铝密度为2.7克/立方厘米，镁密度为1.74克/立方厘米，所以锌合金在较低温度下显得变形抗力较大。
3、锌合金的脆性区较多，固然在低温区易脆裂(＜100摄氏度)，在高温区也有易开裂的倾向。
因此，由于锌合金存在上述特点而未能成功连续铸挤出型材，鉴于此，提供一种低成本的连续铸挤多元锌合金的方法非常必要。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种成本低、生产率高的多元铜钛硼锌合金型材连续铸挤方法，该方法包括：
1)制备锌合金熔体将锌合金熔化并加入锌合金重量1％-2％的AlTi3B1作为合金细化剂细化晶粒，并经除渣、排气，纯化合金熔体；
2)连续铸挤浇铸锌合金熔体，并冷却锌合金熔体到半固态的铸造温度，同时采用挤压机对半固态凝固后的锌合金进行连续铸挤；
其中，浇铸温度为420-460℃；浇铸速度要使得锌合金不会半途凝固，凝固后挤压温度为250-300℃，挤压轮转速为10-20转/分。
进一步地，上述锌合金为铜钛硼锌合金，优选具有如下组分的锌合金：以重量百分比(wt％)计
铜1.80；钛0.12；铝2.90；硼0.02；余量为锌
进一步地，所述浇铸温度为420-460℃。挤压温度为250-300℃。
本发明的多元锌合金连续铸挤的方法具有投资少，成本低廉，生产率高，操作简单的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1多元铜钛硼铝锌合金的连续铸挤
采用的锌合金成分为：(wt％)
铜1.80；钛0.12；铝2.90；硼0.02；余量为锌
浇铸温度：420-460℃；
连续挤压设备：DZJ350挤压机(因锌合金挤压温度比铝合金低，而且密度较大，所以加大主电机到180千瓦来提高挤压力)；
挤压温度：250-300℃；挤压轮转速12-15转/分；
具体工艺流程为：
锌合金在感应炉或外热式坩锅炉中熔炼，使用99.995％高纯度锌锭在650℃熔化后，加入锌-铜-钛(成分比例为50∶40∶10)中间合金6-8kg/吨，中间合金完全熔解后，搅拌并用传统的精炼剂除气造渣，根据合金成分要求及细化晶粒需要，可加入合金重量1.5-2.0％的AlTi3B1精炼细化剂，精炼后除渣。熔体除渣后在静止炉中去气，然后经流槽，在440℃左右浇铸，此时在模腔中达到半固态，并凝固降温至300℃以下，即可进行挤压，锌合金挤压变形抗力较大，故在原DZJ350挤压机的基础上，将主电机由160KW加大到180KW。挤压模为热作模具钢H13经调质热处理后制成，用350mm直径的挤压轮，转速12-15转/分来控制挤压速度，过程间隙一般为1.0-1.5mm，锌合金经挤压通过模具孔型得到型材，本实施例为边长20mm的直角型材。
其中，通过加入锌合金熔体重量的1％-2％的AlTi3B1合金晶粒细化剂，利用了TiAl3，Al5Ti2Zn的细化及晶核作用。B的加入具有结晶反应的异质形核作用，既进行合金化也起到细化晶粒良好效果，从而使合金的在不同温度下的塑性、韧性提高，一些力学性能如下：
温度(℃) 伸长率(％) 冲击韧性(焦耳/平方厘米)
20 84 2
100 49 65
150 66 /
当锌合金在150℃时，其塑性仍然达到60％以上，韧性也足够，可以挤压成型。
上述的实施例只是用具体的实例来说明本发明，它不应该理解为是对本发明的保护范围进行任何限制。而且，熟悉该技术的人们可以明白，在不脱离本发明精神和原理下，对本发明所进行的各种等效变化、变型以及在文中没有描述的各种改进均在本专利的保护范围之内。
Claims (3)
1、一种多元铜钛硼锌合金型材连续铸挤方法，该方法包括：
1)制备锌合金熔体将锌合金熔化并加入锌合金重量1％-2％的AlTi3B1作为合金细化剂细化晶粒，并经除渣、排气纯化合金熔体；
2)连续铸挤浇铸锌合金熔体，得到半固态铸造坯料，完全凝固，并冷却坯料到挤压开始温度，同时采用挤压机对锌合金进行挤压成型，其中，浇铸温度为420-460℃；浇铸速度要使得锌合金不会半途凝固，挤压温度为250-300℃，挤压轮转速为10-20转/分。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锌合金为具有如下组分的锌合金：以重量百分比计
铜1.80；钛0.12；铝2.90；硼0.02；余量为锌。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇铸温度为420-460℃。挤压温度为250-300℃。
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