本發明涉及一種高強鑄造Al-Zn合金的制備方法。
背景技術：
傳統鑄造鋁合金因其具有高比強度、高彈性模量及高耐磨損性能等優點，而被廣泛應用于汽車及航空領域。目前，鑄造鋁合金主要為Al-Si體系，盡管該種合金具備一系列優點，但Al-Si合金的硬度較低，且需要T6處理，因此加工成本較高。尋找新的鑄造鋁合金體系，對解決傳統鑄造鋁合金的缺陷，拓寬鑄鋁的應用范圍具有重要的工程意義。近年來，人們發現Al-Zn二元體系合金不但具有彈性模量高、耐磨損性高以及流動性好等優點，而且還具有超高強度、低加工成本等優點。從性能特點來看，Al-Zn二元合金極適合作為鑄造鋁合金。但是，到目前為止，還未出現關于高Zn含量Al-Zn合金在鑄鋁領域應用的報道。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種具有高硬度、低成本的高Zn含量Al-Zn二元合金的制備方法。本發明主要是利用工業純鋁和工業純鋅作為原料，借助于熔煉、鑄造、熱處理手段，可得到具有優異力學性能的Al-Zn合金。
具體步驟為：
（1）鑄造Al-Zn合金：將200g工業純鋁塊在電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃，坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環境，待鋁完全融化后，將50-200g工業純鋅絲沉入熔池，降低爐內溫度至700-730℃，保溫20分鐘后，進行澆注，鑄型為石墨鑄型，制備出Al重量百分比含量為20-49.5%的鑄造態Al-Zn合金。
（2）Al-Zn合金固溶處理：將步驟（1）所得的鑄造態Al-Zn合金在400℃-475℃環境下保溫1-5小時后，進行水冷處理。
本發明與現有鑄造鋁合金（Al-Si體系合金）相比具有如下優點：1）本發明的鋁合金硬度大幅提高，顯微硬度高達160Hv,為A356鑄造鋁合金中α鋁基體的3倍；2）強化方式為固溶強化，因此合金各處硬度值更加均勻；3）生產成本更加低廉，僅需要固溶處理，且固溶溫度較低，時間較短。
附圖說明
圖1為本發明實施例1獲得的固溶態Al重量百分比含量為49% 的Al-Zn合金的金相圖。
具體實施方式
實施例1：
（1）將200g工業純鋁錠(湖南稀土研究院生產)放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃，坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環境，工業純鋁錠完全融化后，加入192g工業純鋅絲（北京中金研材料科技有限公司生產），同時將爐內溫度降低至700℃，保溫20分鐘后，進行澆注，鑄型為石墨鑄型，得到鑄造態Al重量百分比含量為49% 的Al-Zn合金。
（2）步驟（1）所得的鑄造態Al重量百分比含量為49% 的Al-Zn合金在400℃環境下保溫5小時后，進行水冷處理，得到固溶態Al重量百分比含量為49% 的Al-Zn合金。
實施例2：
（1）將200g工業純鋁錠(湖南稀土研究院生產)放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃，坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環境，鋁錠完全融化后，加入100g工業純鋅絲（北京中金研材料科技有限公司生產），同時將爐內溫度降低至720℃，保溫20分鐘后，進行澆注，坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環境，得到鑄造態Al重量百分比含量為35%的Al-Zn合金。
（2）將步驟（1）所得的鑄造態Al重量百分比含量為35% 的Al-Zn合金在430℃環境下保溫3小時后，進行水冷處理，得到固溶態Al重量百分比含量為35% 的Al-Zn合金。
實施例3：
（1）將200g工業純鋁錠(湖南稀土研究院生產)放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度為750℃。坩堝為石墨坩堝，無需氣氛保護及真空環境。鋁錠完全融化后，加入50g工業純鋅絲（北京中金研材料科技有限公司生產），同時將爐內溫度降低至730℃，保溫20分鐘后，進行澆注，鑄型為石墨鑄型，得到鑄造態Al重量百分比含量為20%的Al-Zn合金。
（2）將步驟（1）所得的鑄造態Al重量百分比含量為20% 的Al-Zn合金在450℃環境下保溫1小時后，進行水冷處理。得到固溶態Al重量百分比含量為20% 的Al-Zn合金。
對最終得到的Al-Zn合金進行硬度測試。顯微硬度性能測試在100gf載荷條件下進行。
本發明Al-Zn合金的顯微硬度≥80Hv。測試的具體數據見表1。