CN106191487A - 一种高强铸造Al‑Zn合金的制备方法 - Google Patents

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刘崇宇
喻亮
孟征兵
亓海全
江鸿杰
李义兵
罗鲲
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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent

Abstract

本发明公开一种Al‑Zn合金的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)将200g工业纯铝块在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃，坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境，待铝完全融化后，将50‑200g工业纯锌丝沉入熔池，降低炉内温度至700‑730℃，保温20分钟后，进行浇注，铸型为石墨铸型，制备出Al重量百分比含量为20‑49.5%的铸造态Al‑Zn合金;(2)将步骤（1）所得的铸造态Al‑Zn合金在400℃‑475℃环境下保温1‑5小时后，进行水冷处理。本发明的铝合金硬度大幅提高，显微硬度高达160Hv,为A356铸造铝合金中α铝基体的3倍；强化方式为固溶强化，因此合金各处硬度值更加均匀；生产成本更加低廉，仅需要固溶处理，且固溶温度较低，时间较短。

Description

一种高强铸造Al-Zn合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强铸造Al-Zn合金的制备方法。
背景技术
传统铸造铝合金因其具有高比强度、高弹性模量及高耐磨损性能等优点，而被广泛应用于汽车及航空领域。目前，铸造铝合金主要为Al-Si体系，尽管该种合金具备一系列优点，但Al-Si合金的硬度较低，且需要T6处理，因此加工成本较高。寻找新的铸造铝合金体系，对解决传统铸造铝合金的缺陷，拓宽铸铝的应用范围具有重要的工程意义。近年来，人们发现Al-Zn二元体系合金不但具有弹性模量高、耐磨损性高以及流动性好等优点，而且还具有超高强度、低加工成本等优点。从性能特点来看，Al-Zn二元合金极适合作为铸造铝合金。但是，到目前为止，还未出现关于高Zn含量Al-Zn合金在铸铝领域应用的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高硬度、低成本的高Zn含量Al-Zn二元合金的制备方法。本发明主要是利用工业纯铝和工业纯锌作为原料，借助于熔炼、铸造、热处理手段，可得到具有优异力学性能的Al-Zn合金。
具体步骤为：
（1）铸造Al-Zn合金：将200g工业纯铝块在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃，坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境，待铝完全融化后，将50-200g工业纯锌丝沉入熔池，降低炉内温度至700-730℃，保温20分钟后，进行浇注，铸型为石墨铸型，制备出Al重量百分比含量为20-49.5%的铸造态Al-Zn合金。
（2）Al-Zn合金固溶处理：将步骤（1）所得的铸造态Al-Zn合金在400℃-475℃环境下保温1-5小时后，进行水冷处理。
本发明与现有铸造铝合金（Al-Si体系合金）相比具有如下优点：1）本发明的铝合金硬度大幅提高，显微硬度高达160Hv,为A356铸造铝合金中α铝基体的3倍；2）强化方式为固溶强化，因此合金各处硬度值更加均匀；3）生产成本更加低廉，仅需要固溶处理，且固溶温度较低，时间较短。
附图说明
图1为本发明实施例1获得的固溶态Al重量百分比含量为49% 的Al-Zn合金的金相图。
具体实施方式
实施例1：
（1）将200g工业纯铝锭(湖南稀土研究院生产)放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃，坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境，工业纯铝锭完全融化后，加入192g工业纯锌丝（北京中金研材料科技有限公司生产），同时将炉内温度降低至700℃，保温20分钟后，进行浇注，铸型为石墨铸型，得到铸造态Al重量百分比含量为49% 的Al-Zn合金。
（2）步骤（1）所得的铸造态Al重量百分比含量为49% 的Al-Zn合金在400℃环境下保温5小时后，进行水冷处理，得到固溶态Al重量百分比含量为49% 的Al-Zn合金。
实施例2：
（1）将200g工业纯铝锭(湖南稀土研究院生产)放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃，坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境，铝锭完全融化后，加入100g工业纯锌丝（北京中金研材料科技有限公司生产），同时将炉内温度降低至720℃，保温20分钟后，进行浇注，坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境，得到铸造态Al重量百分比含量为35%的Al-Zn合金。
（2）将步骤（1）所得的铸造态Al重量百分比含量为35% 的Al-Zn合金在430℃环境下保温3小时后，进行水冷处理，得到固溶态Al重量百分比含量为35% 的Al-Zn合金。
实施例3：
（1）将200g工业纯铝锭(湖南稀土研究院生产)放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃。坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境。铝锭完全融化后，加入50g工业纯锌丝（北京中金研材料科技有限公司生产），同时将炉内温度降低至730℃，保温20分钟后，进行浇注，铸型为石墨铸型，得到铸造态Al重量百分比含量为20%的Al-Zn合金。
（2）将步骤（1）所得的铸造态Al重量百分比含量为20% 的Al-Zn合金在450℃环境下保温1小时后，进行水冷处理。得到固溶态Al重量百分比含量为20% 的Al-Zn合金。
对最终得到的Al-Zn合金进行硬度测试。显微硬度性能测试在100gf载荷条件下进行。
本发明Al-Zn合金的显微硬度≥80Hv。测试的具体数据见表1。

Claims (1)

1.一种Al-Zn合金的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将200g工业纯铝块在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为750℃，坩埚为石墨坩埚，无需气氛保护及真空环境，待铝完全融化后，将50-200g工业纯锌丝沉入熔池，降低炉内温度至700-730℃，保温20分钟后，进行浇注，铸型为石墨铸型，制备出Al重量百分比含量为20-49.5%的铸造态Al-Zn合金;
(2)将步骤（1）所得的铸造态Al-Zn合金在400℃-475℃环境下保温1-5小时后，进行水冷处理。
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