CN101698912A - 适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金，属于锌合金管材、型材和线材塑性连续挤压成型技术领域。它是一种变质细晶强化精练的三元系锌基合金原料或四元系锌基合金原料。使用本发明可以代替铜合金，并可解决现有变形锌合金结构材料挤压成型生产流程长，成本高，耗能高，生产效率低的困难。
Description
技术领域
本发明属于锌合金管材、型材和线材塑性连续挤压成型技术领域，具体涉及一种适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金。
背景技术
铜合金主要涉及黄铜、锰铜合金具有优良的抗大气腐蚀性能、适用的机械性能、良好的电磁场性能、适宜的化学性能和优良的工艺性能；但价格高。人们一直在寻找代用材料，近年来，人们开始对锌合金进行了研究，目前，除了超塑性锌合金受到人们的关注外，其它的可代用铜合金的变形锌合金结构材料还未涉及，因此就限制了锌及锌合金的应用。后来，发现钛对锌合金有细化强化组织的良好作用，以及高强度抗蠕变Zn-Cu-Ti合金熔炼工艺、加工工艺的掌握，打破了锌合金不能够作为结构材料使用的观念，同时，也为塑性加工开辟了新的渠道，拓宽了材料的应用范围。近年来，通过轧制、加热挤压和拉拔生产的锌及锌合金板、棒、丝材已大量应用于电池壳、阳极板、印刷板和计算机、打印机零件、通讯、桥梁、高速公路护栏、船舶制造等技术领域。常规的热挤压生产锌合金的工艺很复杂，主要是由于锌和多数锌合金属具有密排六方晶体结构，室温下塑性变形相当困难，锌挤压产品表面不光滑，易于出现裂纹，挤压通路易堵塞等，至今仍为多次加热、多次拉拔或多次轧制挤压的常规挤压工艺。目前国际上和国内普遍的锌合金结构材料挤压方法是：首先需要对挤压筒和模具进行加热，挤压筒加热温度为230-250℃，模具加热温度为150-200℃；同时将原料锌或锌合金加热，加热温度为200-250℃，然后将加热后的原料锌或锌合金装入挤压筒进行挤压。且在热挤压时优于其热脆温度范围较窄，挤压速度远远低于黄铜。其挤压工艺对合金材料成分、挤压机、模具要求极高，因此挤压生产流程长，成本高，耗能高，生产效率低。究其原因，主要是适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金一直没有找到，目前这种材料在国内外均为空白。所以，近年来可代用铜合金连续挤压的高性能变形锌基合金研究就成了进一步研究的前沿课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金，它能代用铜合金，并且解决可现有变形锌合金结构材料挤压成型生产流程长，成本高，耗能高，生产效率低的困难。
本发明解决问题所采用的技术方案是：一种适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金，是变质细晶强化精练的三元系锌基合金原料或四元系锌基合金原料。
所述的变质细晶强化精练的Zn-Al-Cu三元系锌基合金原料是依下列步骤所得：先按重量百分比取下列原料：主要组分Al 8～30，Cu 2～6，Zn 65～75；辅助成分B 0.05～0.3，Ti 0.05～0.2，Mn 0.01～0.45，Mg 0.01～0.05；混合得混合料；将混合料的50～65％先放入中频炉熔炼出Zn-AL-Cu的中间合金；再加余下的混合料于中频炉中与所生成的Zn-AL-Cu中间合金进行第二次熔炼，使之主要组分成分与微合金辅助成分充分扩散，即得合金原料。
所述的变质细晶强化精练的Zn-Al-Cu-Mn四元系锌基合金原料，是依下列步骤所得：先按重量百分比取下列原料：主要组分Al 5～25，Cu 1～3，Mn0.5～1.5，Zn 70～85；辅助成分B 0.5～1.5，Ti 0.5～1，Si 0.01～0.48，Mg0.01～0.02；混合得混合料；将混合料的50～65％先放入中频炉熔炼出Zn-AL-Cu-Mn的中间合金；再加余下的混合料于中频炉中与所生成的Zn-AL-Cu-Mn中间合金进行第二次熔炼，使之主要组分成分与微合金辅助成分充分扩散，即得合金原料。
本发明的的三元系或四元系锌基合金原料，能结合锌合金在连续挤压过程中产生了连续大剪切变形使晶粒得到细化，由于剪切织构的演变，大幅度提高了锌合金的成形性能和力学性能；使产品组织性能均匀和机械性能得到提高。经检测，材料组织为细密均匀的等轴晶，韧性提高了一倍，综合性能优良。依据本发明提供的材料所生产的变形锌合金结构材料符合GB/T470-1997标准，其锌含量≥99.99％；铝锭符合GB/T8644-2000标准，其铝含量≥99.99％，可代用铜合金在许多领域广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细描述本发明：
实施例1
材料名称：Zn-Al-Cu三元系合金。
化学成分(质量百分数)：Al 8～30，Cu 2～6，Zn 65～75；辅助成分B0.05～0.3，Ti 0.05～0.2，Mn 0.01～0.45，Mg 0.01～0.05。
性能指标：抗拉强度430Mpa，伸长率≥20％。
熔炼设备：中频炉、水平连铸机。
制备工艺：
1、原料：锌锭锌含量≥99.99％，符合GB/T470-1997标准；铝锭其铝含量≥99.99％，符合GB/T8644-2000标准；硼粉硼含量≥95～99.9％；海绵钛或二氧化钛钛含量≥99％，符合GB/T2524-2002标准或YB523-82标准；1#锰锭。
2、配料：按要求成分分别配置主、辅料的混合料。
3、制备中间合金：配制熔炼出Zn-AL-Cu中间合金，将混合料的50～65％先放入中频炉熔炼出Zn-AL-Cu的中间合金；再加余下的混合料于中频炉中与所生成的Zn-AL-Cu中间合金进行第二次熔炼，使之主要组分成分与微合金辅助成分充分扩散，坯料组份稳定均匀，晶粒细化，材料为等轴晶晶粒；保温480～500℃待铸。
4、铸坯料：通过水平结晶器或经800t热挤压机热挤压制成直径为ф10mm的Zn-Al-Cu三元系合金圆线材坯料。
实施例2
材料名称：Zn-Al-Cu-Mn四元系合金。
化学成分(质量百分数)：主要组分Al 5～25，Cu 1～3，Mn 0.5～1.5，Zn70～85；辅助成分B 0.5～1.5，T i 0.5～1，S i 0.01～0.48，Mg 0.01～0.02；
性能指标：抗拉强度≥460Mpa，伸长率≥20％。
熔炼设备：中频炉、水平连铸机。
制备工艺：
1、炉料：锌锭锌含量≥99.99％，符合GB/T470-1997标准；铝锭其铝含量≥99.99％，符合GB/T8644-2000标准；硼粉硼含量≥95～99.9％；海绵钛或二氧化钛钛含量≥99％，符合GB/T2524-2002标准或YB523-82标准；1#锰锭，1#硅锭，1#镁锭。
2、配料：按要求成分分别配置主、辅料的混合料。
3、制备中间合金：将混合料的50～65％先放入中频炉熔炼出Zn-AL-Cu-Mn的中间合金；再加余下的混合料于中频炉中与所生成的Zn-AL-Cu-Mn中间合金进行第二次熔炼，使之主要组分成分与微合金辅助成分充分扩散，坯料组份稳定均匀，晶粒细化，材料为等轴晶晶粒；保温480～500℃待铸。
4、铸坯料：通过水平结晶器或经800t热挤压机热挤压制成直径为ф10mm(依据成品型材尺寸而定)的Zn-Al-Cu-Mn四元系合金圆线材坯料。
Claims (2)
1.一种适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金，是变质细晶强化精练的Zn-Al-Cu三元系锌基合金原料；其特征在于：该锌基合金原料是依下列步骤所得：先按重量百分比取下列原料：主要组分Al 8～30，Cu 2～6，Zn65～75；辅助成分B 0.05～0.3，Ti 0.05～0.2，Mn 0.01～0.45，Mg 0.01～0.05；混合得混合料；将混合料的50～65％先放入中频炉熔炼出Zn-AL-Cu的中间合金；再加余下的混合料于中频炉中与所生成的Zn-AL-Cu中间合金进行第二次熔炼，使之主要组分成分与微合金辅助成分充分扩散，即得合金原料。
2.一种适于连续挤压的铜合金代用材料高性能变形锌基合金，是变质细晶强化精练的Zn-Al-Cu-Mn四元系锌基合金原料，其特征在于：该锌基合金原料是依下列步骤所得：先按重量百分比取下列原料：主要组分Al 5～25，Cu1～3，Mn 0.5～1.5，Zn 70～85；辅助成分B 0.5～1.5，Ti 0.5～1，Si 0.01～0.48，Mg 0.01～0.02；混合得混合料；将混合料的50～65％先放入中频炉熔炼出Zn-AL-Cu-Mn的中间合金；再加余下的混合料于中频炉中与所生成的Zn-AL-Cu-Mn中间合金进行第二次熔炼，使之主要组分成分与微合金辅助成分充分扩散，即得合金原料。
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