CN107447132A - 一种锌基合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种锌基合金及其制备方法，涉及铝作次主要成分的锌基合金，是一种元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn的Zn‑Al‑Cu‑Ba‑Mg‑La‑Ce锌基合金，通过向Zn‑Al‑Cu‑Mg金属液中加入Ba，再加入LaBr₃和CeBr₃进行变质处理，然后用AlCl₃精炼处理，得到高强耐磨的Zn‑Al‑Cu‑Ba‑Mg‑La‑Ce锌基合金，克服了现有技术所存在的制得的锌基合金晶粒组织粗大、杂质含量高、力学性能不足、制备过程导致环境污染和安全隐患的缺陷。

Description

一种锌基合金及其制备方法

技术领域

本发明的技术方案涉及铝作次主要成分的锌基合金，具体地说是一种锌基合金及其制备方法。

背景技术

锌基合金是最近几十年快速发展并得到广泛应用的一种新型金属合金材料，属于有色金属合金范畴，不同种类锌基合金的出现，极大地提高了工程用材的选择性。锌基合金因其独有的物理化学特性，使其在有色金属合金应用领域具有明显的性能优势，首先，由于锌基合金具有极低的熔点(纯锌的熔点只有419.5℃)，从而在锌基合金的熔炼和加工过程中能够节约大量的能耗；其次，在实际应用过程中，锌基合金材料可以反复重熔回用，降低了产品生产成本，提高了经济效益；再次，锌基合金具有优良抗腐蚀性能，在自然环境下工作的锌基合金材料表面能形成一层致密的氧化层，可防止锌基合金材料的进一步氧化，在钢铁材料表面镀一层锌基合金，可以预防钢铁的氧化，从而解决了钢铁材料在大气环境中易腐蚀而降低使用寿命的棘手问题；最后，锌基合金具有良好的制备工艺性能，可使用金属型铸造、砂型铸造以及压力铸造等多种铸造方法进行生产，可以获得壁厚极小和形状复杂的铸件。因此，作为一种新型有色金属合金材料，锌基合金材料在许多领域具有及其广泛的应用前景，例如，在汽车领域可以用于汽车外壳和内部配件的制造，在模具领域可以用于试制模具的制造，也可用于装饰工艺品等领域。虽然锌基合金在许多方面具有一定的应用，但是，传统锌基合金的力学性能相对较低，使其在许多领域中的应用受到极大地限制。因此，提高锌基合金的综合性能，开发具有强度高、耐磨性好的新型锌基合金材料是拓宽该类材料应用领域的关键。

自二十世纪初为了替代用于制造印刷铅字的价格比较昂贵的锡和铅合金而研制出了第一种锌基合金(6％Sn，5％Cu，0.05％Al，其余为Zn)以来，不断研制出用于不同领域的新型锌基合金。例如，二十世纪三十年代，美国新泽西锌合金公司研制出Zamak1、Zamak3和Zamak5三种锌铝压铸合金；二战期间，德国为了解决铜合金匮乏的难题，开发出了用做轴承的锌基合金；不久，加拿大科学家开发出了ZA8、ZA12、ZA27三种锌铝合金。近年来，为提高锌基合金的综合性能从而提高其功用，各种新型的锌基合金材料被不断报道。例如，CN104232999B披露了一种耐磨锌合金及其成型方法，采用实模铸造法加直接挤压成型工艺制备了一种各元素含量为：Al30～40％、Cu2～4％、Si4～6％、RE0.3～0.5％、A(Sn和Bi中的一种以上)3～5％和余量为Zn的耐磨锌合金。CN102719705B报道了一种能提高热疲劳性能的多元锌铝合金，采用中频感应熔炼炉制备了各元素含量为Al27-29％、Cu2-2.5％、复合变质剂(其中Ni20-30％、Ti15-25％、Mn5-15％、Cr5-15％、Si5-10％、Ce5-10％、La5-10％、Y1-6％、Nb1-6％、V1-6％、余为铝)0-1.2％、Mg0.01-0.02％和余量是Zn的能提高热疲劳性能的多元锌铝合金。CN105441843A公开了一种Zn-Al-Cu-Mg合金高压处理工艺，采用电阻炉进行合金的熔炼，制备了各元素含量为Al27.1％、、Cu0.6％、Mg0.02％和其余为锌的锌基合金，之后采用高压六面顶压机对合金进行了高压处理。上述锌基合金材料制备的现有技术，虽然在一定程度上改善了锌基合金性能，但存在的共同缺陷是：不佳的变质处理工艺导致锌基合金晶粒组织粗大且仍有大量粗大的树枝晶存在，晶界处往往存在粗大的难熔化合物杂质，锌基合金液纯净度低，导致锌基合金的力学性能不足，制备过程存在环境污染且操作不安全。因此，从锌基合金成分、组织和制备工艺控制角度进行深入研究，是提高锌基合金力学性能、促进其得到更加广泛应用的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种锌基合金及其制备方法，是一种元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，通过向Zn-Al-Cu-Mg金属液中加入Ba，再加入LaBr₃和CeBr₃进行变质处理，然后用AlCl₃精炼处理，从而得到高强耐磨的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，克服了现有技术所存在的制得的锌基合金晶粒组织粗大、杂质含量高、力学性能不足、制备过程导致环境污染和安全隐患的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种锌基合金，是一种元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

上述一种锌基合金的制备方法，具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗5～10min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体3～4次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于30～50℃、真空度为-0.05～-0.1MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为500～1000mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到450～490℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1093.65g～1175.19g放入到石墨黏土坩埚中，保温15～20min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到650～700℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体17.12～98.02g、备用的铝镁中间合金块体2.2～3.2g和备用的铝铜中间合金块体100～180g加入该纯锌金属液中，在650～700℃保温20～30min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌3～5min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到760～800℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体70～110g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在760～800℃保温5～10min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃7.08～9.26g和备用的分析纯的粉体CeBr₃11.92～15.72g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在760～800℃保温10～15min，然后将井式炉温度降至630～670℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体546.83～587.59g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌3～5min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.3～0.5％的AlCl₃精炼剂，在630～670℃进行8～10min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至540～560℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn；

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为80～90℃的热处理炉中进行稳定化热处理450～500min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为150～180℃的热处理炉中保温30～50min，然后把炉温以10～20℃/min升高到360～380℃并保温70～90min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为340～360℃的热处理炉中进行均匀化热处理110～130min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为50～70℃的热处理炉中保温1000～1200min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

上述一种锌基合金的制备方法，所涉及的原材料均通过商购获得，所用的设备和工艺均是本技术领域的技术人员所熟知的。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比，本发明方法具有如下突出的实质性特点：

(1)研究表明，影响锌基合金力学性能好坏的因素主要有合金的晶粒尺寸和合金中的杂质含量。在对锌基合金液进行稀土变质处理时，起变质作用的是那些以原子状态存在于合金液中的活性稀土元素，而那些以化合物状态存在于合金液中的非活性稀土元素不起变质作用。本发明的设计过程中，为了解决锌基合金因晶粒粗大和含有大量杂质而造成锌基合金力学性能不足的缺陷，充分考虑了有效细化合金中的晶粒和减少杂质的迫切需求，创新性地提出了以LaBr₃和CeBr₃为载体，以溴盐的形式向锌基合金液中引入稀土元素来对合金液进行变质处理的思路。首先，LaBr₃和CeBr₃在合金液中溶解后，稀土元素La和Ce以原子的状态存在于合金液中，在合金液凝固过程中，能成功地降低固/液界面前沿液体的平衡液相线温度，使界面处成分过冷度减小，从而有效地抑制界面上晶体的生长，致使枝晶根部出现缩颈而易于分离；其次，不存在现有技术中主要成分为铝-稀土中间合金的传统稀土变质剂的加入会向合金液中带入诸如CeAl₄和LaAl₄一类大尺寸和高熔点化合物杂质的缺陷；再次，LaBr₃和CeBr₃在高温下产生的溴蒸汽会带走合金液中的杂质，对合金液起到良好的精炼作用，净化了晶界，增加晶界间的结合力，大大减少了合金液中杂质的含量；最后，溶解在合金液中的LaBr₃和CeBr₃的稀土变质剂会为液相结晶提供异质结晶的核心，增大其形核率，使锌基合金的晶粒得到显著细化。因此，本发明提出的以LaBr₃和CeBr₃为载体，以溴盐的形式向合金液中引入稀土元素来对合金液进行变质处理的方法，有效地细化了锌基合金的晶粒，减少了锌基合金中的杂质含量，使锌基合金的力学性能得以提升。

(2)无论是实际生产活动还是科研实验，操作人员的人身安全永远是第一位的，环境保护也是不容忽视的问题。本发明的设计过程中，充分考虑了保障操作人员的人身安全和保护环境的需求，创新性地提出了采用AlCl₃作为精炼剂对锌基合金液进行精炼的方法。AlCl₃是一种无毒物质，在用作合金精炼的精炼剂时，不会对操作人员的身体健康造成不良影响，可以保障操作人员的人身安全，而且不会对环境造成污染。

(3)决定锌基合金力学性能好坏的另一个因素是锌基合金组织的形态，粗大偏聚的组织往往代表着低劣的力学性能，细小均匀的组织则代表着优异的力学性能。本发明的设计过程中，为了解决因锌基合金的组织粗大而造成合金力学性能不足的问题，充分考虑了细化锌基合金组织的必要性，除了上述(1)所述的采用LaBr₃、CeBr₃稀土变质剂对锌基合金进行变质处理之外，还创新性地采用金属钡对锌基合金进行合金化处理。溶解在锌基合金液中的金属钡会为液相结晶提供异质结晶的核心，增大其形核率。在与稀土变质剂的共同作用下，钡的合金化作用使得锌基合金的晶粒得到显著的细化，合金力学性能好。

(4)影响锌基合金力学性能优劣的一个重要因素是合金中杂质含量的多少，较高的杂质含量会恶化锌基合金组织，导致力学性能的降低。本发明的设计过程中，为了解决因锌基合金中含有大量的杂质而造成合金力学性能低劣的问题，充分考虑了降低合金中杂质元素含量的必要性，除了上述(1)所述的采用LaBr₃、CeBr₃稀土变质剂在高温下产生的溴蒸汽会带走合金液中的杂质，减少了锌基合金中的杂质含量之外，还创新性地提出了在配制合金熔炼原料时去除原料表面的杂质和在锌基合金液中加入AlCl₃对合金液进行精炼的方法，以降低锌基合金中杂质的含量。本发明在配制熔炼原材料时，对纯锌块、纯铝块、铝铜合金块、铝镁合金块采用稀硝酸酒精溶液处理和超声清洗，充分去除原材料的表面氧化皮和杂质，确保原材料不会向锌基合金液中带入杂质；配合锌基合金熔炼时采用的AlCl₃精炼剂，AlCl₃在187℃会升华，在锌基合金液中会产生大量的气泡，带走锌基合金液中大量的杂质，对锌基合金液产生良好的精炼和净化效果。最终得到了杂质含量极低的锌基合金，有效提高了锌基合金的力学性能。

与现有技术相比，本发明方法的显著进步如下：

(1)现有技术CN104232999B和CN102719705B在制备锌基合金的过程中存在的根本缺陷在于：(a)上述专利技术在用稀土元素对锌基合金进行变质处理时，采用Al-10％RE中间合金的形式向锌基合金液中加入稀土元素，Al-10％RE中间合金在合金液中熔解后，大部分稀土元素不能以原子的状态存在于锌基合金液中，而是以化合物的状态存在于锌基合金液中。在锌基合金液凝固过程中，不能有效地降低固/液界面前沿液体的平衡液相线温度以使界面处成分过冷度减小，从而无法成功地抑制界面处晶体的生长，导致凝固后的锌基合金中存在大量的粗大枝晶，从而所制得的锌基合金的力学性能不佳，由此所制得的锌基合金布氏硬度最高仅为152HB，抗拉强度最高仅为441MPa。(b)在Al-10％RE中间合金中原本就存在的CeAl₄、LaAl₄等大尺寸高熔点稀土化合物(CeAl₄熔点为1250℃，LaAl₄熔点为1222℃)，在锌基合金液中根本无法溶解而保留下来，在锌基合金液凝固过程中，会聚集到锌基合金晶界处形成粗大的化合物杂质，割裂了锌基合金基体的连续性并成为显微裂纹源，最终导致锌基合金的力学性能差。(c)上述专利技术在对锌基合金液进行精炼处理时，采用的精炼剂是氯化锌(ZnCl₂)，氯化锌是一种剧毒物质且具有极强的腐蚀性，潮解性强，能在空气中吸收水分而潮解，灼热时有浓厚的白烟生成，不仅会污染环境，还能剧烈刺激及烧灼皮肤和粘膜，长期与氯化锌蒸气接触时会发生变应性皮炎，吸入氯化锌烟雾后能引起阵发性咳嗽和恶心，对上呼吸道、气管及支气管黏膜有损害，对工艺操作人员的身体健康造成巨大的伤害。本发明完全克服了现有技术CN104232999B和CN102719705B所存在的上述缺陷。

(2)现有技术CN105441843A在制备锌基合金的过程中存在的根本缺陷在于：(a)该专利技术仅仅用实模铸造法制备了一种简单通用的Zn-Al-Cu-Mg合金，而用实模铸造法制备锌基合金的过程中，在合金液凝固时，无法控制固/液界面前沿液体的成分过冷度区的大小。固/液界面前沿液体较高的平衡液相线温度和较大的成分过冷度，致使固/液界面处结晶的突出部分快速向液相中突出更大的距离，在纵向生长的同时，又从其侧面产生突出部分的分支，最终生长成为粗大的树枝晶，所以锌基合金的力学性能差，其维氏硬度最高仅为52.68HV。(b)该专利技术仅是把各种金属原料简单地混合并熔炼在一起制备锌基合金，材料本身表面的杂质和氧化物以及制备过程都会向合金液中带入大量的杂质，致使最终得到的锌基合金中含有大量的杂质，致使锌基合金力学性能差。本发明完全克服了现有技术CN105441843A所存在的上述缺陷。

(3)本发明在设计过程中，充分考虑了影响锌基合金力学性能的关键因素，以锌基合金的晶粒尺寸细化和锌基合金中的杂质含量控制为提高锌基合金力学性能的途径，通过原材料的选择和用量调控、制备工艺的设计和实施过程的控制，创新性地提出以LaBr₃、CeBr₃为载体、以溴盐的形式向锌基合金液中引入稀土元素来对锌基合金液进行变质处理，以金属钡进行锌基合金的合金化处理，以AlCl₃作为精炼剂的进行锌基合金精炼处理的思路，制备出晶粒细小、杂质含量低和力学性能优异的锌基合金。

(4)本发明方法所制备的锌基合金材料的布氏硬度达到160HB～180HB，抗拉强度达到308MPa～572MPa；在M-2000型摩擦磨损试验机上进行锌基合金耐磨性测试，所用锌基合金材料的试样尺寸为6mm×7mm×30mm，下侧对磨环材料为Cr12淬火钢，对磨环直径为40mm，对磨环转速为214r/min，载荷为200N，磨损时间为20min，测得锌基合金的磨损率为0.0102～0.0129mg/m，其力学性能和耐磨性明显高于上述现有技术制得的锌基合金材料。

(5)本发明是一种具备环保、操作安全与工业可行性特点的锌基合金制备方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例1所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金的原始铸态金相组织图。

图2为本发明实施例1所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金热处理后的金相组织图。

图3为本发明实施例1所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金的扫描电子显微镜照片。

图4为本发明实施例1所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金中共晶相的扫描电子显微镜照片。

图5为本发明实施例1所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金的拉伸应力-应变曲线。

具体实施方式

实施例1

一种元素组成的质量百分比为：5.5％Al、2.5％Cu、3.5％Ba、0.011％Mg、0.13％La、0.22％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，其制备方法的具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗5min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体3次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于30℃、真空度为-0.05MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为500mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到490℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1175.19g放入到石墨黏土坩埚中，保温15min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到650℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体58.02g、备用的铝镁中间合金块体2.2g和备用的铝铜中间合金块体100g加入该纯锌金属液中，在650℃保温20min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌3min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到800℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体70g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在800℃保温5min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃ 7.08g和备用的分析纯的粉体CeBr₃ 11.92g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在800℃保温10min，然后将井式炉温度降至630℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体587.59g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌3min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.3％的AlCl₃精炼剂，在630℃进行8min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至540℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：5.5％Al、2.5％Cu、3.5％Ba、0.011％Mg、0.13％La、0.22％Ce和其余为Zn；

图1为本实施例所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金的原始铸态金相组织图。从图中可以观察到，共晶组织和原始η-Zn枝晶组织共存，组成整个合金组织，其中成片的共晶组织(图中亮白色部分)相互连接在一起，基本呈网状分布在整个合金组织中；原始η-Zn枝晶组织(图中暗灰色部分)则因共晶组织的存在而较孤立的分布在整个合金组织中。力学性能较好的共晶组织相互连接在一起，形成一种网状的增强组织，分布在整个合金基体中，可以改善该合金的力学性能，使该合金具有良好的力学性能，同时，力学性能较低的原始η-Zn枝晶组织因成片存在的共晶组织而孤立分布，使其对该合金的力学性能的不利影响降低。

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为80℃的热处理炉中进行稳定化热处理450min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为150℃的热处理炉中保温30min，然后把炉温以10℃/min升高到360℃并保温70min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为340℃的热处理炉中进行均匀化热处理110min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为50℃的热处理炉中保温1000min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：5.5％Al、2.5％Cu、3.5％Ba、0.011％Mg、0.13％La、0.22％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

图2为本实施例所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金热处理后的金相组织图。与图1所示原始铸态金相组织图对比，可以观察到呈网状分布的共晶组织(图中亮白色部分)成片聚集在一起的现象减弱，由共晶组织形成的“网格”也相对减小；原始η-Zn枝晶组织(图中暗灰色部分)相互连接的现象减弱，相互连接在一起、成片存在的原始η-Zn枝晶组织所占的比例也相对减小，这种晶粒细化现象导致经过热处理的合金的力学性能优于未经过热处理的原始铸态合金的力学性能。

图3为本实施例所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金的扫描电子显微镜照片。由该图可见，整个合金组织由原始η-Zn枝晶组织(图中平滑的灰色区域)、网状的共晶组织(图中层片状排列的区域)以及共析组织(图中暗黑的色区域)共同组成，大体上呈网状分布的共晶组织通过共析组织相互连接在一起，大部分共析组织分布在共晶组织周围，与η-Zn枝晶组织连接在一起，呈粗细不一的条状形态的共析组织穿插在原始η-Zn枝晶组织中，与共晶组织连接在一起，形成一个增强网络，对整个合金基体起到一定的增强作用，使该合金具有优良的力学性能。

图4为本实施例所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金中共晶相的扫描电子显微镜照片。图中显示的均匀排列的层片状组织是合金组织中共晶相的局部放大照片，从图中可以观察到，整个区域中层片之间的间距大小基本相同，大约在1um左右，层片的厚度也都相差不大，层片厚度和层片间距都均一的共晶组织能够在一定程度上改善锌基合金的力学性能，使该锌基合金表现出良好的力学性能。

图5为本实施例所制得的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce合金的拉伸应力-应变曲线。由该图可见，该锌基合金具有较高的抗拉强度，抗拉强度达到约308MPa。

实施例2

一种元素组成的质量百分比为：7.5％Al、4.5％Cu、5.5％Ba、0.016％Mg、0.17％La、0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，其制备方法的具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗5min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体3次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于30℃、真空度为-0.05MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为500mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到450℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1093.65g放入到石墨黏土坩埚中，保温15min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到650℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体57.12g、备用的铝镁中间合金块体3.2g和备用的铝铜中间合金块体180g加入该纯锌金属液中，在650℃保温20min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌3min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到760℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体110g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在760℃保温5min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃ 9.26g和备用的分析纯的粉体CeBr₃ 15.72g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在760℃保温10min，然后将井式炉温度降至630℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体546.83g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌3min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.3％的AlCl₃精炼剂，在630℃进行8min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至540℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：7.5％Al、4.5％Cu、5.5％Ba、0.016％Mg、0.17％La、0.29％Ce和其余为Zn；

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为80℃的热处理炉中进行稳定化热处理450min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为150℃的热处理炉中保温30min，然后把炉温以10℃/min升高到360℃并保温70min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为340℃的热处理炉中进行均匀化热处理110min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为50℃的热处理炉中保温1000min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：7.5％Al、4.5％Cu、5.5％Ba、0.016％Mg、0.17％La、0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

实施例3

一种元素组成的质量百分比为：5.5％Al、4.5％Cu、5.5％Ba、0.016％Mg、0.17％La、0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，其制备方法的具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗8min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体4次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于40℃、真空度为-0.08MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为800mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到470℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1120.32g放入到石墨黏土坩埚中，保温18min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到660℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体17.12g、备用的铝镁中间合金块体3.2g和备用的铝铜中间合金块体180g加入该纯锌金属液中，在660℃保温25min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌4min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到790℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体110g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在790℃保温7min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃ 9.26g和备用的分析纯的粉体CeBr₃ 15.72g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在790℃保温13min，然后将井式炉温度降至650℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体560.16g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌4min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.3％的AlCl₃精炼剂，在650℃进行9min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至550℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：5.5％Al、4.5％Cu、5.5％Ba、0.016％Mg、0.17％La、0.29％Ce和其余为Zn；

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为85℃的热处理炉中进行稳定化热处理470min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为160℃的热处理炉中保温40min，然后把炉温以15℃/min升高到370℃并保温80min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为350℃的热处理炉中进行均匀化热处理120min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为60℃的热处理炉中保温1100min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：5.5％Al、4.5％Cu、5.5％Ba、0.016％Mg、0.17％La、0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

实施例4

一种元素组成的质量百分比为：7.5％Al、2.5％Cu、3.5％Ba、0.011％Mg、0.13％La、0.22％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，其制备方法的具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗10min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体4次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于50℃、真空度为-0.1MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为1000mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到490℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1148.52g放入到石墨黏土坩埚中，保温20min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到700℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体98.02g、备用的铝镁中间合金块体2.2g和备用的铝铜中间合金块体100g加入该纯锌金属液中，在700℃保温30min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌5min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到800℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体70g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在800℃保温10min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃ 7.08g和备用的分析纯的粉体CeBr₃ 11.92g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在800℃保温15min，然后将井式炉温度降至670℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体574.26g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌5min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.5％的AlCl₃精炼剂，在670℃进行10min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至560℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：7.5％Al、2.5％Cu、3.5％Ba、0.011％Mg、0.13％La、0.22％Ce和其余为Zn；

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为90℃的热处理炉中进行稳定化热处理500min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为180℃的热处理炉中保温50min，然后把炉温以20℃/min升高到380℃并保温90min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为360℃的热处理炉中进行均匀化热处理130min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为70℃的热处理炉中保温1200min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：7.5％Al、2.5％Cu、3.5％Ba、0.011％Mg、0.13％La、0.22％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

实施例5

一种元素组成的质量百分比为：6％Al、3％Cu、4％Ba、0.015％Mg、0.15％La、0.25％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金，其制备方法的具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗10min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体4次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于50℃、真空度为-0.1MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为1000mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到480℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1154.47g放入到石墨黏土坩埚中，保温20min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到680℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体57.3g、备用的铝镁中间合金块体3g和备用的铝铜中间合金块体120g加入该纯锌金属液中，在680℃保温25min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌5min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到780℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体80g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在780℃保温8min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃ 8.17g和备用的分析纯的粉体CeBr₃ 13.55g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在780℃保温12min，然后将井式炉温度降至660℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体577.23g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌5min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.4％的AlCl₃精炼剂，在660℃进行9min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至550℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：6％Al、3％Cu、4％Ba、0.015％Mg、0.15％La、0.25％Ce和其余为Zn；

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为85℃的热处理炉中进行稳定化热处理500min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为170℃的热处理炉中保温50min，然后把炉温以20℃/min升高到370℃并保温90min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为350℃的热处理炉中进行均匀化热处130min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为70℃的热处理炉中保温1100min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：6％Al、3％Cu、4％Ba、0.015％Mg、0.15％La、0.25％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

上述实施例中所涉及的原材料均通过商购获得，所用的设备和工艺均是本技术领域的技术人员所熟知的。

Claims (2)

1.一种锌基合金，其特征在于：是一种元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。

2.一种制备权利要求1的一种锌基合金的方法，其特征在于具体步骤如下：

第一步，原材料的配制：

把纯锌锭加工成每块重量40～60g的块体，将铜的质量百分含量为50％的铝铜中间合金加工成每块重量5～15g的块体，将纯钡锭块体加工成每块重量1～10g的块体，将纯铝锭加工成每块重量2～3g的块体，将镁的质量百分含量为10％的铝镁中间合金加工成每块重量2～3g的块体，分别把上述加工成块体的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体和铝镁中间合金块体放在体积百分浓度为5％的稀硝酸酒精溶液中并置于超声清洗仪中超声清洗5～10min，去除各块体表面的氧化皮和杂质，再用无水乙醇分别清洗每种块体3～4次后用高纯氩气吹干，将上述处理后的纯锌锭块体、铝铜中间合金块体、纯铝锭块体、铝镁中间合金块体和另准备的纯钡锭块体、分析纯的粉体LaBr₃和分析纯的粉体CeBr₃均放入处于30～50℃、真空度为-0.05～-0.1MPa的真空干燥箱中备用；

第二步锌基合金的制备：

将石墨黏土坩埚放入处于流量为500～1000mL/min氩气保护的井式熔炼炉中，将井式熔炼炉加热到450～490℃后，称取上述第一步中备用的纯锌锭块体1093.65g～1175.19g放入到石墨黏土坩埚中，保温15～20min，待纯锌锭块体全部熔化成纯锌金属液后将井式炉温度升高到650～700℃，再把称取的上述第一步中备用的纯铝锭块体17.12～98.02g、备用的铝镁中间合金块体2.2～3.2g和备用的铝铜中间合金块体100～180g加入该纯锌金属液中，在650～700℃保温20～30min，至全部金属块体熔化成金属液，然后使用石墨搅拌棒对石墨黏土坩埚中的金属液持续搅拌3～5min，而后抽出搅拌棒并将井式炉温度升高到760～800℃，随后将称取的上述第一步中备用的纯钡锭块体70～110g加入到石墨黏土坩埚中的金属液中，在760～800℃保温5～10min，至纯钡锭块体也熔化成金属液，再把称取的上述第一步中备用的分析纯的粉体LaBr₃7.08～9.26g和备用的分析纯的粉体CeBr₃11.92～15.72g同时加入到该石墨黏土坩埚中的金属液底部进行变质处理，在760～800℃保温10～15min，然后将井式炉温度降至630～670℃，再将称取的上述第一步中备用的纯锌锭块体546.83～587.59g加入金属液中，待加入的纯锌完全熔化后，使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌3～5min，而后抽出搅拌棒并向该石墨黏土坩埚中加入质量为上述所用总的金属和合金原料重量百分比0.3～0.5％的AlCl₃精炼剂，在630～670℃进行8～10min金属液的精炼处理，精炼处理的同时使用石墨搅拌棒对坩埚中的金属液持续搅拌，而后抽出搅拌棒并把井式炉降至540～560℃，扒渣后将金属液浇注到金属型模具中并冷却到室温，即得到元素组成式为Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce的锌基合金，该锌基合金的元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn；

第三步锌基合金的热处理：

首先，把上述第二步制得的锌基合金放入温度为80～90℃的热处理炉中进行稳定化热处理450～500min，之后将该锌基合金从热处理炉中取出并在空气中自然冷却至室温，其次，对其进行强化热处理，即把该锌基合金放入温度为150～180℃的热处理炉中保温30～50min，然后把炉温以10～20℃/min升高到360～380℃并保温70～90min，将该锌基合金取出并放入处于室温的水中进行淬火处理，直至该锌基合金在水中冷却至室温，然后，将该锌基合金置于温度为340～360℃的热处理炉中进行均匀化热处理110～130min，取出该锌基合金并自然冷却至室温，最后，将该锌基合金在温度为50～70℃的热处理炉中保温1000～1200min，取出该锌基合金并在空气中自然冷却至室温，即得到高强和耐磨的一种元素组成的质量百分比为：5.5～7.5％Al、2.5～4.5％Cu、3.5～5.5％Ba、0.011～0.016％Mg、0.13～0.17％La、0.22～0.29％Ce和其余为Zn的Zn-Al-Cu-Ba-Mg-La-Ce锌基合金。